光格子冷却原子系における量子シミュレーションの理論的研究

光学晶格冷却原子系统中量子模拟的理论研究

基本信息

批准号：
17J00486
负责人：
久野義人
金额：
$ 2.75万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2019年度において、(I) 光格子冷却原子系における(2+1)次元U(1)格子ゲージヒッグス理論の量子シミュレーションの研究、(II) 光格子冷却原子系おけるCreutzラダーモデル等における多体局在現象の探求、(III) トポロジカルサウレスポンプを次元縮小としてもつ2次元チャーン絶縁体における分純物効果、について研究を同時に遂行した.(I)の研究に関して、これまでの先行研究において主に、弱い相互作用が支配的なヒッグス相領域の数値計算を行っていたが今年度の研究では強い相互作用領域に適応可能な時間発展グッツウィラー変分法を用いた数値的解析を行い、冷却原子系を想定した電束の破れの振る舞いを調べた. これまでの先行研究に比べより広いパラメータ領域での電束の時間発展を調べた.(II)の研究に関して、昨年、光格子冷却原子系にて実装を実現したCreutzラダーモデルをターゲットに研究を始めた. 特に、今年度はこの系おけるフラットバンド誘起の多体局在現象に焦点を絞り研究を行った. 厳密対角化法を用いたエネルギースペクトルの解析とダイナミクス数値計算を行うことにより、相互作用をもつCreutzラダーモデルの多体局在的傾向を定量的に評価した. フラットバンド起因で多体局在現象存在し、ダイナミクスにおいてエルゴード性の破れが現れることが明らかになった.(III)の研究に関して、昨年度に引き続き所属研究室において進められているトポロジカルサウレスポンプの実験系に関連した理論研究を遂行した. 今年度はそのトポロジカルサウレスポンプの次元拡大版である2次元チャーン絶縁体をターゲットにそこに不純物を加えた時、チャーン絶縁体相がどのように変化するのかを調べ、不純物誘起のチャーン絶縁体相を発現を確認した.(I),(II),(III)のそれぞれの研究の成果を査読付き論文として出版した.

2019财年，我们将进行（I）光学晶格冷却原子系统中（2+1）维U（1）晶格规范希格斯理论的量子模拟，（II）克罗伊茨天梯中的多体站的研究光学晶格冷却原子系统中的模型等对现有现象的探索，（III）同时，我们对二维陈绝缘体中的分数效应进行了研究，以拓扑Thauless泵作为降维。对于(I)的研究，以往的研究主要集中在弱相互作用占主导地位。我们一直在希格斯相区域进行数值计算，但在今年的研究中，我们使用时间演化Gutzwiller变分方法进行了数值分析，该方法可以应用于强相互作用区域我们研究了希格斯相区域的行为。关于电通量的时间演化，我们在比以前的研究更广泛的参数范围内进行了研究，特别是去年在光学晶格冷却原子系统中实现的克罗伊茨梯模型。今年我们的研究重点是该系统中平带引起的多体局域化现象。通过使用精确对角化方法分析能谱并数值计算动力学，我们定量评估了由于平带导致的多体局域化的Creutz梯模型的多体局域化趋势，已经清楚这种现象的存在。关于(III)的研究，我们将继续进行与拓扑Saules泵实验系统相关的理论研究，该研究从去年开始就在我们实验室进行了。今年，我们将重点关注二维陈绝缘体，它是拓扑 Thauless 泵的扩展版本，并研究陈绝缘体在添加杂质时相如何变化。每项研究的结果 (I)，(。 II) 和 (III) 作为同行评审论文发表。