量子スピン液体におけるマヨラナ粒子の創出と制御

量子自旋液体中马约拉纳粒子的产生和控制

• 批准号: 20H00122
• 负责人: 求 幸年
• 金额: $ 28.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00122/
• 关键词: 磁性; 強相関電子系; 物性理論; 計算物理; トポロジー

前年度に引き続き、研究計画に沿って研究を推進し、以下の研究成果を得た。(1) キタエフ模型を実現する新しいプラットフォームとして提案されている冷却分子系を念頭に、長距離にわたるキタエフ型相互作用を持つ模型に対して汎函数繰り込み群法を用いた研究を行い、キタエフ量子スピン液体が長距離相互作用に対して不安定であることを明らかにした。(2) 高スピンキタエフ量子スピン液体に関する理論・実験研究に刺激を受け、汎函数繰り込み群法を用いて、一般のスピン長Sを持つキタエフ-ハイゼンベルク模型の基底状態相図を解明した。Sを大きくするにつれて量子スピン液体のパラメタ領域が急速に狭くなり、S>3/2ではほぼ消失することを示した。(3) キタエフ候補物質α-RuCl3における熱ホール伝導度の半整数量子化を理解する目的で、拡張キタエフ模型に対する指数熱テンソルネットワーク法を用いた計算を行い、熱ホール伝導度の温度・磁場依存性を明らかにした。(4) キタエフ量子スピン液体に対する実時間シミュレーションを行うことで、マヨラナ粒子がフラックス励起によって大きく散乱されることを見いだし、その散乱パターンにバイゾン励起の背後にあるゲージ場の特徴が表れることを明らかにした。これらに加えて、当初計画になかった内容として、以下の研究成果を得た。(5) 機械学習で用いられる自動微分を用いて、所望の物理的性質からハミルトニアンを求める逆問題に対する効率的で汎用性の高い解法を開発した。それを異常ホール伝導度や光起電力の最大化問題に適用し、既存のハミルトニアンを超えるモデルの構築に成功した。(6) 物理リザバーコンピューティングにおいて、リザバーとして磁性体を用いた場合に問題となっていた熱揺らぎへの脆弱性を解決する枠組みを開発した。それを応用することで、時空間にわたる超並列計算が可能となることを示した。

In the previous year, に led to 続 続 に, the research plan に advanced along the って research を, and the following <s:1> research results を led to た. (1) キ タ エ を フ model be presently す る new し い プ ラ ッ ト フ ォ ー ム と し て proposal さ れ て い る cooling molecular を thought に, long-distance に わ た る キ タ エ を hold つ フ type interaction model に し seaborne て functional Qiao り 込 み を group method using い た research を い, キ タ エ フ quantum ス ピ ン liquid が long-distance interaction に し seaborne て unrest で あ る こ と を ら Youdaoplaceholder0 に た. (2) high ス ピ ン キ タ エ フ quantum ス ピ ン liquid に masato す る theory, be 験 に stimulus を け, functional Qiao り 込 み を group method using い て, general の ス ピ ン long S を hold つ キ タ エ フ - ハ イ ゼ ン ベ ル ク model の basal state phase 図 を interpret し た. Big S を き く す る に つ れ て quantum ス ピ ン liquid の パ ラ メ タ field が に rapidly narrow く な り, S > 3/2 で は ほ ぼ disappear す る こ と を shown し た. (3) the キ タ エ フ alternate material alpha RuCl3 に お け る hot ホ ー ル 伝 quantized conductance の half integer を understand す で る purpose, company キ タ エ フ model に す seaborne る index hot テ ン ソ ル ネ ッ ト ワ ー を ク method with い た count を い, hot ホ ー ル 伝 conductance の temperature, magnetic field dependence を Ming ら か に し た. (4) the キ タ エ フ quantum ス ピ ン liquid に す seaborne る be time シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line う こ と で, マ ヨ ラ ナ particle が フ ラ ッ ク ス wound up に よ っ て big き く scattered さ れ る こ と を see い だ し, そ の scattered パ タ ー ン に バ イ ゾ ン wound up behind の に あ る ゲ ー の ジ field, 徴 が table れ る こ と を Ming ら か に し た. Youdaoplaceholder6 れらに plus えて, the original plan にな った った content と て て, the following <s:1> research results を た. (5) with mechanical learning で い ら れ る automatic differential を with い て, hoped の physical properties か ら ハ ミ ル ト ニ ア ン を o め る inverse problem に す seaborne る で sharper rates high domestic sex の い solution を open 発 し た. Abnormal そ れ を ホ ー ル 伝 conductance や light up power の maximization problem に し, existing の ハ ミ ル ト ニ ア ン を super え る モ デ ル built の に success し た. (6) physical リ ザ バ ー コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グ に お い て, リ ザ バ ー と し を て magnetic body with い た occasions に problem と な っ て い た hot 揺 ら ぎ へ の vulnerability を solve す る 枠 group み を open 発 し た. Youdaoplaceholder0 using する とで とで and time-space にわたる superparallel calculation, が may となる となる とを とを show た.

项目成果

Kitaev spin liquid materials as a Majorana platform

基塔耶夫将液体材料作为马约拉纳平台旋转

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Ariga;Y. Tomishige;D. Mizuno;Y. Motome
• 通讯作者: Y. Motome

キタエフ量子スピン液体におけるスピン輸送ーマヨラナ準粒子によるスピン変動を伴わないスピン伝播ー

基塔耶夫量子自旋液体中的自旋输运 - 由于马约拉纳准粒子而没有自旋波动的自旋传播 -

• 发表时间: 2022
• 期刊: 固体物理
• 作者: 那須譲治;古賀昌久
• 通讯作者: 古賀昌久

Field-angle dependence of thermal transport in Kitaev-ホ? model

Kitaev 模型中热传输的场角依赖性

• DOI: 10.1088/1742-6596/2164/1/012071
• 发表时间: 2022
• 期刊: J. Phys.: Conf. Ser.
• 作者: Leo Maximov;Nico Huber;Andreas Bauer;Keiya Shirahama;Christian Pfleiderer;T. Hisamoto;S. Koyama and J. Nasu
• 通讯作者: S. Koyama and J. Nasu

スピンS>1/2 Kitaev-Heisenberg模型の基底状態相図

自旋 S>1/2 Kitaev-Heisenberg 模型的基态相图

• 发表时间: 2021
• 作者: 福井毅勇;加藤康之;那須譲治;求 幸年
• 通讯作者: 求 幸年

3次元ハイパーハニカム格子Kitaev-Heisenberg模型の基底状態相図

3D 超蜂窝晶格 Kitaev-Heisenberg 模型的基态相图

• 发表时间: 2022
• 作者: 福井毅勇;加藤康之;求 幸年
• 通讯作者: 求 幸年