強相関電子系における非平衡定常状態のための理論手法開発と秩序相の光誘起の研究

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Mott絶縁体を光で励起すると複数タイプの光キャリアが生成される。これらのキャリアの寿命はギャップが大きい場合には非常長くなることが知られている。そのため、緩和過程においてはまずキャリアの数は変わらず、キャリアの温度が低下することが考えられる。我々は、この様なキャリアの数が固定され、温度が低下した状態でどのような非平衡状態が実現するかに興味があり、研究を推進してきた。前年度では、い一次元の拡張Hubbard模型の非平衡状態を数値計算によって求め、その非平衡相図を決定した。その際に、いくつかの自由度が互いに独立ではないかという傾向を得た。そこから着想を得て、当該年度の研究では、ギャップが大きい極限に注目し、非平衡状態の波動関数のの厳密な波動関数の表式を導出することに成功した。この波動関数は、平衡系で有名な小形・斯波状態と呼ばれる状態の自然な拡張になっており、様々な非平衡状態の物性に関する重要な洞察を与える。まず、この標識はspin-charge-ηspin分離の帰結を与えており、一次元の平衡系で議論されるspin-charge分離の自然な拡張になっている。また、我々の研究により、化学ドープと光ドープが与えるスピン自由度へ与える影響が同じであることもわかった。さらに、非平衡秩序状態としてはηペアリング状態と呼ばれる非平衡超伝導状態と特異な光誘起電荷秩序状態が存在すること見いだした。前者は、クーパーペアがπの中心運動量を持つ特殊な状況である。後者の電荷秩序相は、ストリング秩序という特殊な秩序パラメータを有しており、トポロジカル 状態の一つになっている。以上の研究に加え、量子多体系の非平衡状態を記述する上で重要になりうるデータ圧縮の手法に関する共同研究にも参画し、圧縮が可能であり、計算コストが削減できる可能性も見出した。