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2012 Fiscal Year Annual Research Report

量子秩序相の数理構造

Research Project

Project/Area Number 22540383
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

佐藤 昌利  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30313117)

Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywordsトポロジカル超伝導 / マヨラナフェルミオン / トポロジカル場の理論
Research Abstract

本年度は、まずトポロジカル超伝導体のトポロジカル場の理論の構築を行った。分数量子ホール状態が、対応するトポロジカル場の理論であるチャーン・サイモン理論によって詳しく解析されたように、一般に、強相関電子系の量子相も、対応するトポロジカル場の理論によってその振る舞いが記述されると期待される。ところが、現在まで、トポロジカル超伝導体に対応するトポロジカル場の理論は構築されていなかった。トポロジカル超伝導体の端にはマヨラナ型粒子が現れるが、そのような粒子が現れるトポロジカル場の理論としては、現在のところ、分数量子ホール状態を記述するものしか知られておらず、超伝導体そのものに対応するものは見つかっていなかった。この現状を打破するために、新しい種類のトポロジカル場の理論を構築し、その低エネルギー励起を調べ、非可換統計性など、トポロジカル超伝導体特有の現象が記述できるか、検討した。
さらに、新しいトポロジカル相として、対称性によって守られたトポロジカル超伝導体・超流体の研究を行った。特に、3He-B相に系のもつ回転対称性と時間反転対称性に基づく新しいトポロジカル秩序が存在することを明らかにした。また、3He-Bの表面マヨラナフェルミオンのイジングスピンの性質が、この新しいトポロジカル相の帰結であることを示し、対称性の自発的破れとトポロジカル量子相転移が同時に生じる新しい量子相転移が3He-Bに存在することを予言した。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (15 results)

All 2013 2012

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 6 results)

  • [Journal Article] Bulk Electronic State of Superconducting Topological Insulator2013

    • Author(s)
      Tatsuki Hashimoto, Keiji Yada, Ai Yamakage, Masatoshi Sato, and Yukio Tanaka
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 82 Pages: 044704-1-11

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.044704

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Majorana fermions in topological superconductors with spin-orbit interaction2012

    • Author(s)
      Masatoshi Sato
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 391

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Time-Reversal Symmetry in Non-Hermitian Systems2012

    • Author(s)
      M. Sato, K. Hasebe, K. Esaki, M. Kohmoto
    • Journal Title

      Progress of Theoretical Physics

      Volume: 127 Pages: 937-974

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Topological field theory for p-wave superconductors2012

    • Author(s)
      T H Hansson, A. Karlhede, Masatoshi Sato
    • Journal Title

      New Journal of Physics

      Volume: 14 Pages: 063017-1-10

    • DOI

      10.1088/1367-2630/14/6/063017

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Symmetry Protected Topological Order and Spin Susceptibility in Superfluid 3He-B2012

    • Author(s)
      Takeshi Mizushima, Masatoshi Sato, Kazushige Machida
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 109 Pages: 165301-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.109.165301

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] トポロジカル超伝導体の結晶対称性によって守られたマヨラナフェルミオン2013

    • Author(s)
      佐藤昌利
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      20130326-20130329
  • [Presentation] Symmetry Protected Majorana Fermions in Topological Superconductors2013

    • Author(s)
      Masatoshi Sato
    • Organizer
      QS2C Theory Forum: International Symposium on “Strongly Correlated Quantum Science”
    • Place of Presentation
      University of Tokyo, Tokyo
    • Year and Date
      20130126-20130129
    • Invited
  • [Presentation] Symmetry Protected Majorana Fermions in Topological Superconductors2012

    • Author(s)
      Masatoshi Sato
    • Organizer
      IAS Program on Topological Materials and Strongly Correlated Electronic Systems
    • Place of Presentation
      Hong-Kong University of Science and Technology, Hong-Kong
    • Year and Date
      20121203-20130131
    • Invited
  • [Presentation] トポロジカル超伝導体のトポロジカル場の理論2012

    • Author(s)
      佐藤昌利
    • Organizer
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      20120918-20120921
  • [Presentation] Topological Field Theory for Topological Superconductors2012

    • Author(s)
      Masatoshi Sato
    • Organizer
      APCTP Focus Program on Quantum Condensation (QC12)
    • Place of Presentation
      APCTP, Pohang, Korea
    • Year and Date
      20120813-20120824
    • Invited
  • [Presentation] Surface Majorana Fermions in Topological Superconductors2012

    • Author(s)
      Masatoshi Sato
    • Organizer
      Topological State of Matters: Insulators, Superconductors, and Quantum Hall Liquids
    • Place of Presentation
      Nordita, Stockholm
    • Year and Date
      20120730-20120825
    • Invited
  • [Presentation] Surface Majorana Fermions in Topological Superconductors2012

    • Author(s)
      Masatoshi Sato
    • Organizer
      Material and Mechanism of Superconductivity (M2S)
    • Place of Presentation
      Omni Shoreham Hotel, Washington D.C.
    • Year and Date
      20120729-20120803
    • Invited
  • [Presentation] Surface Majorana Fermions in Topological Superconductors2012

    • Author(s)
      Masatoshi Sato
    • Organizer
      2012 Hangzhou Workshop on Quantum Matter
    • Place of Presentation
      Zhejiang University, China
    • Year and Date
      20120402-20120406
    • Invited
  • [Presentation] Surface Majorana Fermions in Topological Superconductors2012

    • Author(s)
      Masatoshi Sato
    • Organizer
      APCTP Focus Program on Quantum Condensation (QC12)
    • Place of Presentation
      APCTP, Pohang, Korea
    • Year and Date
      2012-08-20
  • [Presentation] Topological Superconductors2012

    • Author(s)
      Masatoshi Sato
    • Organizer
      TQP2012, International Conference on Topological Quantum Phenomena
    • Place of Presentation
      Nagoya University, Nagoya
    • Year and Date
      2012-05-17

URL: 

Published: 2014-07-24  

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