散逸が誘起する強相関量子多体現象における物性の解明

阐明由耗散引起的强相关量子多体现象的物理性质

基本信息

批准号：
20J21318
负责人：
山本和樹
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、冷却原子系における光会合と呼ばれる実験技術により、量子多体系に人工的に散逸を導入することが可能となった。最終年度はまず、2021年度報告時に投稿中であった、スピン系における散逸が存在する状況での基底状態の臨界現象と、そのユニバーサルな性質を記述する理論を論文として出版した。本研究はPhysical Review B誌に掲載された。引き続き散逸の存在する強相関量子多体系に着目して研究を行った。特に、内部自由度の存在する一次元強相関量子系に注目し、散逸が存在する状況での基底状態の臨界現象と、そのユニバーサルな性質を記述する理論の構築を行なった。具体的には、共形場理論とベーテ仮説による厳密解の解析からエネルギースペクトルと臨界指数を求め、有限サイズスケーリングを行うことでその性質を明らかにした。その結果、チャージの励起は複素朝永Luttingerパラメーターによって特徴付けられるユニバーサルな性質を持つことを明らかにした。一方で、スピンの励起は散逸による影響を受けず、これは系の持つ対称性から生じる制約によるものであるということも明らかにした。結果はPhysical Review B誌に出版された。さらに、観測の反作用としての散逸が引き起こす非平衡ダイナミクスの影響の研究も行った。特に、乱れの存在する量子多体系について解析を行い、観測の反作用によって引き起こされる局在と、乱れによって引き起こされる局在の性質が異なることを明らかにした。また、このような観測誘起ダイナミクスはポストセレクションと呼ばれる問題により、実験的観測が難しいものとなっている。本研究では、これを回避する方法も提案しており、冷却原子系における実験的実現も期待されるものとなっている。結果は論文としてまとめ、現在国際誌に投稿し査読中である。

近年来，一种称为冷原子系统中的光学关联的实验技术使得人为地将耗散引入量子多体系统成为可能。去年，我们首次发表了一篇关于自旋系统中存在耗散的基态临界现象的论文以及描述其普遍性质的理论，该论文已在 2021 年报告时提交。这项研究发表在《Physical Review B》上。我们继续研究，重点关注存在耗散的强相关量子多体系统。我们特别关注具有内部自由度的一维强相关量子系统，并构建了一种描述耗散存在下基态临界现象及其普遍性质的理论。具体来说，我们使用共形场理论和贝特假设对精确解进行分析，获得了能谱和临界指数，并通过执行有限尺寸缩放来阐明它们的性质。结果，我们发现电荷激发具有以复杂的 Tomonaga Luttinger 参数为特征的普遍性质。另一方面，也揭示了自旋激发不受耗散的影响，这是由于系统对称性的限制。结果发表在《Physical Review B》上。此外，我们还研究了由耗散引起的非平衡动力学的影响作为对观测的反应。特别是，我们分析了带有扰动的量子多体系统，并阐明了观测反应引起的局域化和扰动引起的局域化本质上是不同的。此外，由于称为后选择的问题，这种观察引起的动态很难通过实验观察。在这项研究中，我们还提出了一种避免这个问题的方法，我们希望它能够在冷原子系统中通过实验实现。研究结果已汇编成一篇论文，目前正在提交给国际期刊进行同行评审。