超流動体における、非可換性を持つ量子渦の理論的研究

超流体中非交换量子涡旋的理论研究

• 批准号: 10J02477
• 负责人: 川上 拓人
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02477/
• 关键词: トポロジカル超流動; マヨラナ準粒子; 量子渦; 中性冷却原子気体; 超流動3He-B相; スピン軌道相互作用; Bogoliubov-de Gennes方程式; 量子極限; 異方的s波超伝導; YNi_2B_2C; ボーズ・アインシュタイン凝縮; 3次元スカーミオン; 人工ゲージ場; スピン-軌道相互作用; 非可換統計性; カイラルP波超流動; 3He; 織目構造

本年度は,次の2つのテーマについて研究を遂行した.(1)スピン軌道相互作用するフェルミ超流動体におけるトポロジカル相とマヨラナ状態スピン軌道相互作用するフェルミ超流動状態は,ゼーマン磁場を印加することによって,非トポロジカル相から,マヨラナゼロエネルギー状態を内在するトポロジカル相へ相転移する.この相では,量子渦が非可換統計性に従うことが知られており,量子計算への応用の可能性などの観点から注目されている.一方,この相転移は.フェルミ面が2枚の状態から1枚の状態への転移に相当する.そこで本研究では,相転移近傍のマヨラナ状態の振る舞いに着目し,Bogohubov-de Gennes方程式の数値解析プログラムの開発およびそれを用いた解析を行った.その結果,トポロジカル相転移近傍では,2つのフェルミ面に起因する2つの長さスケールが共存する状態を経るという相転移メカニズムを明らかにした.本研究の成果は,日本物理学会2012年秋季大会にて発表した.(2)超流動3He-B相の渦芯に束縛された準粒子状態超流動3He-B相はトポロジカル超流動相として知られている.そのため,超流動相と真空が界面を形成する場合や,渦芯で超流動秩序変数が消失する場合,界面や渦芯にマヨラナ状態を束縛する.一方,3He-B相における渦は,その他の超流動相によって埋められることが知られており,その励起状態は自明でない.本研究では,数値計算に基づいて,3He-B相で実現しうる様々な量子渦に束縛される準粒子状態を解析した.さらに,得られた結果は,渦芯を埋める超流動相とバルクの超流動3He-B相との界面におけるAndreev束縛状態として理解することができることを明らかにした.本研究の成果は,日本物理学会第68回年次大会で発表した.

今年，我们开展了以下两个主题的研究：（1）具有自旋轨道相互作用的费米超流体中的拓扑相和马约拉纳态具有自旋轨道相互作用的费米超流体态可以从非拓扑相变为拓扑相。具有固有马约拉纳零能态的拓扑相在这个阶段，量子涡旋遵循非交换统计，并且从可能应用于量子计算的角度引起了人们的关注。另一方面，这个相变是由费米表面引起的，对应于从费米表面的转变。因此，在这项研究中，我们重点关注马约拉纳态在相变附近的行为，并且我们开发了Gennes方程的数值分析程序，并用它进行了分析。结果，我们发现在拓扑相变附近，相变机制经历了由两个费米面引起的两个长度尺度共存的状态。本研究结果如下：在日本物理学会2012年秋季会议上提出（2）与超流体涡核结合的准粒子态3He-B相被称为拓扑超流体相。因此，当超流体相和真空时。形成界面，超流序参量在涡核处消失。在这种情况下，马约拉纳态绑定到界面或涡旋核心。另一方面，已知3He-B相中的涡旋被其他超流体相填充，并且其激发态并非微不足道。研究中，数值计算表明，它与3He-B相中可以实现的各种量子涡旋绑定在一起。我们分析了准粒子态。此外，我们澄清了所获得的结果可以理解为填充涡核的超流体相与本体超流体 3He-B 相之间界面处的安德烈夫束缚态。本书的结果该研究成果在第 68 届日本物理学会年会上发表。

项目成果

Textures of Spin-Orbit Coupled F=2 Bose-Einstein Condensates

自旋轨道耦合 F=2 玻色-爱因斯坦凝聚体的结构

• DOI: 10.1088/1742-6596/400/1/012028
• 发表时间: 2012
• 期刊: Journal of Physics : Conference Series
• 作者: Takuto Kawakami;et al.
• 通讯作者: et al.

Textures of Spin-Orbit Coupled F=2 Spinor Bose-Einstein Condensates

自旋轨道耦合 F=2 旋量玻色-爱因斯坦凝聚态的织构

• 发表时间: 2011
• 作者: Takuto Kawakami;et al;T.Kawakami;川上拓人;川上拓人;川上拓人;Takuto Kawakami;川上拓人;Takuto Kawakami;川上拓人;川上拓人;川上拓人;Takuto Kawakami;川上拓人;川上拓人;Takuto Kawakami
• 通讯作者: Takuto Kawakami

人工ゲージ場下でのBECのヘリカル状態と周期的空間構造

人工规范场下BEC的螺旋态和周期空间结构

• 发表时间: 2011
• 作者: Takuto Kawakami;et al;T.Kawakami;川上拓人;川上拓人;川上拓人;Takuto Kawakami;川上拓人;Takuto Kawakami;川上拓人;川上拓人;川上拓人;Takuto Kawakami;川上拓人
• 通讯作者: 川上拓人

量子極限にある異方的s波超伝導体の渦糸近傍励起スペクトルの理論

量子极限下各向异性横波超导体近涡旋激发谱理论

• 发表时间: 2011
• 作者: Takuto Kawakami;et al;T.Kawakami;川上拓人;川上拓人;川上拓人;Takuto Kawakami;川上拓人;Takuto Kawakami;川上拓人;川上拓人;川上拓人;Takuto Kawakami;川上拓人;川上拓人
• 通讯作者: 川上拓人

3He-B相における束縛された準粒子状態

3He-B 相中的束缚准粒子态

• 发表时间: 2012
• 作者: Takuto Kawakami;et al;T.Kawakami;川上拓人;川上拓人;川上拓人;Takuto Kawakami;川上拓人;Takuto Kawakami;川上拓人
• 通讯作者: 川上拓人