量子スピン液体におけるマヨラナ粒子の創出と制御

量子自旋液体中马约拉纳粒子的产生和控制

基本信息

批准号：
20H00122
负责人：
求幸年
金额：
$ 28.54万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00122/
关键词：
磁性強相関電子系物性理論計算物理トポロジー

项目摘要

前年度に引き続き、研究計画に沿って研究を推進し、以下の研究成果を得た。(1) キタエフ模型を実現する新しいプラットフォームとして提案されている冷却分子系を念頭に、長距離にわたるキタエフ型相互作用を持つ模型に対して汎函数繰り込み群法を用いた研究を行い、キタエフ量子スピン液体が長距離相互作用に対して不安定であることを明らかにした。(2) 高スピンキタエフ量子スピン液体に関する理論・実験研究に刺激を受け、汎函数繰り込み群法を用いて、一般のスピン長Sを持つキタエフ-ハイゼンベルク模型の基底状態相図を解明した。Sを大きくするにつれて量子スピン液体のパラメタ領域が急速に狭くなり、S>3/2ではほぼ消失することを示した。(3) キタエフ候補物質α-RuCl3における熱ホール伝導度の半整数量子化を理解する目的で、拡張キタエフ模型に対する指数熱テンソルネットワーク法を用いた計算を行い、熱ホール伝導度の温度・磁場依存性を明らかにした。(4) キタエフ量子スピン液体に対する実時間シミュレーションを行うことで、マヨラナ粒子がフラックス励起によって大きく散乱されることを見いだし、その散乱パターンにバイゾン励起の背後にあるゲージ場の特徴が表れることを明らかにした。これらに加えて、当初計画になかった内容として、以下の研究成果を得た。(5) 機械学習で用いられる自動微分を用いて、所望の物理的性質からハミルトニアンを求める逆問題に対する効率的で汎用性の高い解法を開発した。それを異常ホール伝導度や光起電力の最大化問題に適用し、既存のハミルトニアンを超えるモデルの構築に成功した。(6) 物理リザバーコンピューティングにおいて、リザバーとして磁性体を用いた場合に問題となっていた熱揺らぎへの脆弱性を解決する枠組みを開発した。それを応用することで、時空間にわたる超並列計算が可能となることを示した。

从上一年开始，根据研究计划进行了研究，并获得了以下研究结果。（1）通过提出的冷却分子系统作为一个新的平台，用于实现Kitaev模型，我们使用Pan-Function Runction Renormal grout进行了研究，用于具有远距离Kitaev相互作用的模型，揭示了Kitaev量子量旋转液体在远距离相互作用上是不稳定的。（2）受到高自旋kitaev量子旋转液体的理论和实验研究的启发，我们使用一般的官能重新分配组方法阐明了Kitaev-Heisenberg模型的基态相图。结果表明，随着s的增加，量子自旋液体的参数区域迅速变窄，并且几乎在s> 3/2下消失。（3）为了了解Kitaef候选材料α-RUCL3中热孔电导率的半智能量化，使用指数热张量张量网络方法进行了用于扩展的Kitaef模型的计算，并阐明了热孔电导率的温度和磁场依赖性。（4）通过对Kitaev量子旋转液体进行实时模拟，我们发现Mayorana颗粒被通量激发大大散射，并揭示了散射模式显示了野牛激发后面的量规场的特性。除此之外，还获得了以下研究结果，最初没有计划。（5）使用机器学习中使用的自动差异化，我们为逆问题开发了一种高效且多才多艺的解决方案，从所需的物理特性中找到了哈密顿人。这应用于最大化异常孔电导率和光伏功率的问题，并成功构建了超过现有的哈密顿人的模型。（6）在物理储层计算中，我们开发了一个框架来解决热波动的脆弱性，当将磁性材料用作储层时，这一直是一个问题。通过应用此功能，已经显示出可以使时间和空间成为可能的大规模平行计算。

项目成果

期刊论文数量（90）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Thermodynamic and transport properties in disordered Kitaev models

DOI：
10.1103/physrevb.102.054437
发表时间：
2020-08-25
期刊：
PHYSICAL REVIEW B
影响因子：
3.7
作者：
Nasu, Joji;Motome, Yukitoshi
通讯作者：
Motome, Yukitoshi

Field-angle dependence of thermal transport in Kitaev-ホ? model

Kitaev 模型中热传输的场角依赖性

DOI：
10.1088/1742-6596/2164/1/012071
发表时间：
2022
期刊：
J. Phys.: Conf. Ser.
影响因子：
0
作者：
Leo Maximov;Nico Huber;Andreas Bauer;Keiya Shirahama;Christian Pfleiderer;T. Hisamoto;S. Koyama and J. Nasu
通讯作者：
S. Koyama and J. Nasu

キタエフ量子スピン液体におけるスピン輸送ーマヨラナ準粒子によるスピン変動を伴わないスピン伝播ー

基塔耶夫量子自旋液体中的自旋输运 - 由于马约拉纳准粒子而没有自旋波动的自旋传播 -

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
固体物理
影响因子：
0
作者：
那須譲治;古賀昌久
通讯作者：
古賀昌久

スピンS>1/2 Kitaev-Heisenberg模型の基底状態相図

自旋 S>1/2 Kitaev-Heisenberg 模型的基态相图

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
福井毅勇;加藤康之;那須譲治;求幸年
通讯作者：
求幸年

3次元ハイパーハニカム格子Kitaev-Heisenberg模型の基底状態相図

3D 超蜂窝晶格 Kitaev-Heisenberg 模型的基态相图

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
福井毅勇;加藤康之;求幸年
通讯作者：
求幸年

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求幸年其他文献

三角格子反強磁性体UNi4Bにおける異常ホール効果

三角晶格反铁磁体 UNi4B 中的反常霍尔效应

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
小山田明;山本悦嗣;芳賀芳範;速水賢;楠瀬博明;求幸年
通讯作者：
求幸年

ギャップフル・キタエフ・スピン液体のZ2フラックスと線形・非線形磁場応答：強磁性モデルと反強磁性モデル

有间隙 Kitaev 自旋液体的 Z2 通量和线性/非线性磁场响应：铁磁模型和反铁磁模型

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
S.-H. Do;S.-Y. Park;J. Yoshitake;J. Nasu;Y. Motome;Y. S. Kwon;D. T. Adroja;D. Voneshen;J.-H. Park;K.-Y. Choi;and S. Ji;Yukitoshi Motome;M. Udagawa;Yukitoshi Motome;Yukitoshi Motome;Yukitoshi Motome;加藤康之;求幸年;加藤康之;吉竹純基;那須譲治;紙屋佳知
通讯作者：
紙屋佳知