ナノスケール素子における熱輸送現象と量子論的相関の検出の理論

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多準位系を介した熱輸送に関する研究を行い、単純な二準位系では現れない多準位系に特有の熱輸送特性が線形熱コンダクタンスの温度依存性に現れることを明らかにした。この研究によって、多準位系を用いた複雑な機能を持つ量子熱デバイスの研究開発に有用になることが期待される。また、乱れのあるの１次元ジョセフソン接合列におけるマイクロ波散乱に関する研究も行った。１次元ジョセフソン接合列は低いロスと高いインピーダンスを持つため、応用面からも重要な超伝導回路である一方で、乱れが加わると超伝導-絶縁体転移を示すことが知られている興味深い系である。この研究では、乱れによって生じる非自明な局在状態がマイクロ波透過率に現れ、単純な白色ノイズポテンシャルでは記述できないジョセフソン接合列に特有なものであることを明らかにした。この研究成果は、乱れによって引き起こされる複雑な量子多体状態を解明する上で、理論と実験の双方にとってベンチマークとなるものである。さらに、磁性不純物のある金属界面で生じるスピン流に関する研究を行い、磁性不純物によって生じる典型的な量子多体効果である近藤効果がスピン流を増大させることを数値くりこみ群の手法を用いて明らかにした。この研究成果により、近藤効果をはじめとする量子多体状態のスピン励起についてスピントロニクスの観点からアプローチできる可能を示した。最後に、抵抗のあるジョセフソン接合におけるマイクロ波散乱に関する研究を行った。長年、量子相転移の有無が議論されているこの超伝導回路系において、量子モンテカルロ法による数値計算と解析計算とを用いることで、抵抗のあるジョセフソン接合のインピーダンスの挙動を明らかにした。この研究により、長年議論が続いている量子相転移について、動的性質という新しい視点を与えることができた。