Laminar-turbulent transition of superfluid in a random environment

随机环境中超流体的层流-湍流转变

• 批准号: 19J00525
• 负责人: 芳賀 大樹
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J00525/
• 关键词: 超流動; 開放量子系; 冷却原子気体; ランダム系; 量子デコヒーレンス; ボース粒子系

本研究課題の目的は、環境に由来するランダムネスや散逸が非平衡条件下で量子系の構造やダイナミクスにどのような影響を与えるのかを明らかにすることにある。本年度の研究成果は以下の3つのトピックにまとめられる。ランダムな環境は一般に系の持つ内在的な秩序を破壊する傾向を持つ。本研究ではランダムなポテンシャル中を流れる超流動ボース気体の秩序構造を調べた。その結果、ランダムポテンシャルと流れとの協同が平衡状態における熱的なゆらぎと同等の効果を生み出し、空間二次元以下で超流動秩序を破壊することが明らかとなった。このことは、非平衡条件下のランダム系に対しても平衡統計力学の枠組みが近似的に有効である可能性を示唆している。環境との相互作用に起因する散逸は一般に量子的な重ね合わせ状態を破壊する傾向を持つ。開放量子系が定常状態へと緩和する時間スケールが如何なるファクターによって決まるのかを明らかにすることは重要な課題である。本研究では、一部の励起モードが系の境界付近に指数関数的に局在する「リュウビリアン表皮効果」が起こった際に、最も遅い緩和の時間スケールが励起スペクトルのみならず、励起モードの局在長や系のサイズにも依存することを示し、それらを結びつける一般的な関係式を導いた。環境と相互作用する開放量子系のダイナミクスは、ハミルトニアンによって駆動されるコヒーレントな時間発展と、散逸に由来するインコヒーレントな時間発展とのバランスによって決まる。量子コヒーレンスが支配的な緩和過程から古典的な確率遷移が支配的な緩和過程への転移は「コヒーレント・インコヒーレント転移」と呼ばれている。本研究では、開放量子多体系におけるコヒーレント・インコヒーレント転移が、励起モードが一様に広がった散乱状態から局在化した束縛状態への変化として特徴付けられることを明らかにした。

该研究主题的目的是阐明环境衍生的随机性和耗散如何在非平衡条件下影响量子系统的结构和动力学。今年的研究结果可以在以下三个主题中进行总结：随机环境通常倾向于破坏系统的内在顺序。在这项研究中，我们研究了流过随机电势的超流体叶气体的有序结构。结果，发现随机电位和流动之间的合作产生等同于平衡中的热波动的效果，从而破坏了空间二维以下的超流体顺序。这表明，在非平衡条件下，平衡统计力学框架可能对随机系统近似有效。与环境相互作用引起的耗散通常倾向于破坏量子叠加状态。阐明哪些因素决定开放量子系统放松到稳态的时间尺度是一个重要的问题。在这项研究中，当出现“ luvillain皮肤效应”时，其中一些人将某些激发模式定位在系统边界附近时，最慢的松弛时间尺度不仅取决于激发光谱，还取决于激发模式的定位长度和系统的大小，并且我们已经获得了将它们联系起来的一般关系。与环境相互作用的开放量子系统的动力学取决于由汉密尔顿人驱动的相干时间演变与从耗散造成的不一致的时间演化之间的平衡。从量子相干性支配的弛豫过程转变为以经典随机转变为主的弛豫过程称为“相干不连贯的转移”。这项研究表明，开放量子多体系统中的连贯不一致的过渡是从统一扩散散布状态到局部结合状态的激发模式变化的特征。

项目成果

開放量子系のインコヒーレント・コヒーレント転移とリュウビリアン固有モードにおける束縛・非束縛転移

开放量子系统中的非相干/相干跃迁以及利比利安本征模中的束缚/非束缚跃迁

• 发表时间: 2021
• 作者: 伊藤遼;伊藤 遼;Ryo Ito;伊藤 遼;伊藤 遼;伊藤 遼;Ryo Ito;伊藤 遼;Ryo Ito;Ryo Ito;伊藤 遼;Ryo Ito;Taiki Haga and Masahito Ueda;芳賀大樹;芳賀大樹
• 通讯作者: 芳賀大樹

開放量子系のリュウビリアン固有モードにおける束縛・非束縛転移に由来するコヒーレント・インコヒーレント転移

相干/非相干跃迁源自开放量子系统的洛伊比利本征模中的束缚/非束缚跃迁

• 发表时间: 2021
• 作者: 伊藤遼;伊藤 遼;Ryo Ito;伊藤 遼;伊藤 遼;伊藤 遼;Ryo Ito;伊藤 遼;Ryo Ito;Ryo Ito;伊藤 遼;Ryo Ito;Taiki Haga and Masahito Ueda;芳賀大樹
• 通讯作者: 芳賀大樹

Effective temperature of a superfluid flowing in a random potential

随机势下流动的超流体的有效温度

• DOI: 10.1103/physrevresearch.2.043316
• 发表时间: 2020
• 期刊: Physical Review Research
• 影响因子: 4.2
• 作者: 伊藤遼;伊藤 遼;Ryo Ito;伊藤 遼;伊藤 遼;伊藤 遼;Ryo Ito;伊藤 遼;Ryo Ito;Ryo Ito;伊藤 遼;Ryo Ito;Taiki Haga and Masahito Ueda
• 通讯作者: Taiki Haga and Masahito Ueda

Anomalous phase fluctuations in a superfluid flowing in a random potential

以随机势流动的超流体中的反常相位波动

• 发表时间: 2019
• 作者: 伊藤遼;伊藤 遼;Ryo Ito;伊藤 遼;伊藤 遼;伊藤 遼;Ryo Ito;伊藤 遼;Ryo Ito;Ryo Ito;伊藤 遼;Ryo Ito;Taiki Haga and Masahito Ueda;芳賀大樹;芳賀大樹;Taiki Haga
• 通讯作者: Taiki Haga