時間結晶を用いたレーザー周波数下方変換の基礎理論

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昨年度に引き続き、固体中での時間結晶の実現、およびそれを用いたレーザー周波数の下方変換技術の開発に向けて解析を行なった。解析の対象としては、不純物を含んだ2次元正方格子上の超伝導体にレーザー光が照射されているモデルを扱った。電子間に働く有効引力相互作用は平均場近似を用いて、不純物散乱は自己無撞着ボルン近似を用いることで時間発展を計算した。レーザーの周波数が超伝導ギャップに対応する周波数より大きい場合に、入射したレーザーの周波数とは異なる周波数で振動する電流成分が発生することがわかった。特に入射光の周波数から超伝導ギャップの分だけ下がった周波数の成分が含まれることが明らかになった。これはレーザー光によって誘起された超伝導ヒッグスモードと入射光が干渉することで現れる誘導ラマン散乱と解釈することができる。関連するテーマとして、レーザー光によって駆動された超伝導体において現れるフロッケ多体状態を解析した。方法としては、BCS理論をフロッケ・ケルディッシュ形式に拡張したものを用いた。その結果、一粒子スペクトルにフロッケサイドバンドや超伝導ギャップとは別のギャップ構造が現れることがわかった。また、電場の周波数が大きい場合に電場駆動によって常伝導相から超伝導相に転移する場合があることが見出された。その他、多バンド超伝導体に現れる光活性なレゲットモードを群論によって分類する理論の構築や、多層超伝導体における集団励起モードの解析などを行った。