電子格子結合系に対する時間依存変分モンテカルロ法の開発と光誘起超伝導転移の解明

电子晶格耦合系统瞬态变分蒙特卡罗方法的发展和光致超导转变的阐明

• 批准号: 17J07021
• 负责人: 井戸 康太
• 金额: $ 0.7万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J07021/
• 关键词: 強相関電子系; 高温超伝導; 非平衡

本研究課題の目的は、銅酸化物において光照射により超伝導を平衡系では達成できないほど大きく増強させる新しいアプローチを提案すること、および実験で観測されたフォノン励起による光誘起超伝導の機構を理論的に明らかにすることである。以下に本年度の研究実績の概要を述べる。・高強度レーザーを用いた相関電子系における超伝導の制御ホールドープされた二次元Hubbard模型における基底状態および非平衡状態を多変数変分モンテカルロ法を用いて解析した。特に、空間一様なd波超伝導状態とストライプや相分離などの電荷不均一状態の競合について着目した。まず、基底状態におけるそれらの競合について詳しく調べた。その結果、相互作用を大きくすることによって急激に超伝導が強まる空間一様な状態は、強相関領域においては電荷不均一性の発達により基底状態として安定化されないことを明らかにした。続いて非平衡状態の解析を行った。平衡下では実現されない強い超伝導状態は、高強度のレーザーを照射することによって動的に実現できることを示した。この現象は、光による電子の加速が静的に固まった不均一状態を不安定にさせる一方、動的局在という移動積分値が小さくなる効果によってキャリア間に働く有効引力が増大する、という複合的な効果によって起きたものと考えられる。以上の内容は２本の原著論文としてすでに出版されている。・非平衡電子-格子系のための多変数変分モンテカルロ法の開発非平衡電子-格子結合系に適用できるよう多変数変分モンテカルロ法を拡張した。一次元Holstein模型における電子格子相互作用を急激に変化させた時の緩和ダイナミクスへ適用したベンチマーク計算を行った。ベンチマークの結果、電荷相関関数や二重占有度といった物理量の厳密な時間発展を高精度に再現できることがわかった。

本研究项目的目的是提出一种新方法，通过光辐照将铜氧化物的超导性大大提高到平衡体系中无法达到的程度，并从理论上解释实验中观察到的声子激发引起的光致超导机制。澄清这一点很重要。以下是今年研究成果的概述。・使用高强度激光控制相关电子系统中的超导性我们使用多变量变分蒙特卡罗方法分析了空穴掺杂二维哈伯德模型中的基态和非平衡态。我们特别关注空间均匀的 d 波超导态与条纹和相分离等电荷非均匀态之间的竞争。首先，我们详细研究了它们在基态下的竞争。结果表明，随着相互作用的增加，超导性迅速增加的空间均匀状态由于电荷不均匀性的发展而不稳定为强相关区域中的基态。接下来，我们分析非平衡状态。我们表明，在平衡条件下无法实现的强超导状态可以通过高强度激光照射动态实现。这种现象被认为是一种复杂的现象，其中光加速电子使静态凝固的不均匀状态变得不稳定，同时由于动态局部化的影响，载流子之间作用的有效吸引力增加，从而降低了运动积分值。由于影响而发生以上内容已作为两篇原创论文发表。・开发用于非平衡电子晶格系统的多变量变分蒙特卡罗方法我们扩展了多变量变分蒙特卡罗方法，使其可以应用于非平衡电子晶格耦合系统。当一维荷斯坦模型中的电子晶格相互作用快速变化时，我们进行了应用于弛豫动力学的基准计算。基准测试结果表明，可以高精度地再现电荷相关函数和双占用等物理量的精确时间演化。

项目成果

mVMC - Open-source software for many-variable variational Monte Carlo method

• DOI: 10.1016/j.cpc.2018.08.014
• 发表时间: 2017-11
• 期刊: Comput. Phys. Commun.
• 作者: Takahiro Misawa;Satoshi Morita;K. Yoshimi;M. Kawamura;Yuichi Motoyama;Kota Ido;Takahiro Ohgoe;M. Imada;T. Kato

相関電子系への強電場照射による超伝導秩序の増大とその動的安定性

通过强电场照射相关电子系统来提高超导序数及其动态稳定性

• 发表时间: 2017
• 作者: 井戸康太;大越孝洋;今田正俊
• 通讯作者: 今田正俊

汎用量子格子模型ソルバーHΦ ver.2.0の動的性質の解析を中心とした新機能・利用事例の紹介

介绍以通用量子晶格模型求解器 HΦ ver.2.0 的动态特性分析为中心的新功能和使用示例

• 发表时间: 2017
• 作者: 吉見一慶，河村光晶，山地洋平，三澤貴宏，井戸康太;藤堂眞治，川島直輝
• 通讯作者: 藤堂眞治，川島直輝

Competition among various charge-inhomogeneous states and d-wave superconducting state in Hubbard models on square lattices

• DOI: 10.1103/physrevb.97.045138
• 发表时间: 2018-01-22
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Ido, Kota;Ohgoe, Takahiro;Imada, Masatoshi
• 通讯作者: Imada, Masatoshi

Variational Monte Carlo method for fermionic models combined with tensor networks and applications to the hole-doped two-dimensional Hubbard model

结合张量网络的费米子模型变分蒙特卡罗方法及其在空穴掺杂二维哈伯德模型中的应用

• DOI: 10.1103/physrevb.96.085103
• 发表时间: 2017
• 期刊: Phys. Rev. B.
• 作者: Hui-Hai Zhao;Kota Ido;Satoshi Morita;Masatoshi Imada
• 通讯作者: Masatoshi Imada