New dynamics based on the light field driving and quantum-path interference

重ね合わせ原理と干渉効果は量子力学のエッセンスであるが、この研究課題では時間依存問題における「遷移経路間の干渉効果」に着目して理論研究を行った。この研究の一部は固体結晶中における光パルス照射下でのコヒーレントフォノン生成に関する実験的研究に密着して、その解析と理論的予言を行ったものである。実験的には、二つの超短パルスをアト秒の精度で制御された遅延時間をかけて、GaAs結晶に照射し、二つのパルスによって生成された電子励起状態とフォノン状態の干渉によるフォノン生成確率の特異な遅延時間依存性を観測している。この干渉縞の形状が、フォノン生成のメカニズムを如実に反映していることを、理論的に明らかにした。一方、広い意味の時間依存問題としてトンネル効果を含む散乱問題がある。ここでは、電子に固有のマイナス電荷と1/2のスピン角運動量に着目して、1個の電子が場所によって徐々に向きを回転させる局在磁場を持つ細線中を透過する際のスピン・磁場相互作用の効果を調べた。とくに細線がループを作っているとき(Berry ring)にスピンの持つ波動関数の位相成分が、右回りと左回りの経路間で干渉を起こす様を理論的に調べた。これも経路干渉効果の一つである。この時、Berryの位相と呼ばれる位相が経路干渉効果に大きな影響を与えることを見出した。Berry ringの透過確率には位相干渉により磁場の強さの関数として、完全反射状態が周期的に現れることを予言した。Berry ringは二つの逆向き磁場を持つ強磁性体金属のドメイン間を逆向きに磁場が回転するドメイン壁でつなぐことによって実現可能であり、スピントロニクスの新しい原理として期待できる。

重ね合わせ原理と干渉効果は量子力学のエッセンスであるが、この研究課題では時間依存問題における「遷移経路間の干渉効果」に着目して理論研究を行った。この研究の一部は固体結晶中における光パルス照射下でのコヒーレントフォノン生成に関する実験的研究に密着して、その解析と理論的予言を行ったものである。実験的には、二つの超短パルスをアト秒の精度で制御された遅延時間をかけて、GaAs結晶に照射し、二つのパルスによって生成された電子励起状態とフォノン状態の干渉によるフォノン生成確率の特異な遅延時間依存性を観測している。この干渉縞の形状が、フォノン生成のメカニズムを如実に反映していることを、理論的に明らかにした。一方、広い意味の時間依存問題としてトンネル効果を含む散乱問題がある。ここでは、電子に固有のマイナス電荷と1/2のスピン角運動量に着目して、1個の電子が場所によって徐々に向きを回転させる局在磁場を持つ細線中を透過する際のスピン・磁場相互作用の効果を調べた。とくに細線がループを作っているとき(Berry ring)にスピンの持つ波動関数の位相成分が、右回りと左回りの経路間で干渉を起こす様を理論的に調べた。これも経路干渉効果の一つである。この時、Berryの位相と呼ばれる位相が経路干渉効果に大きな影響を与えることを見出した。Berry ringの透過確率には位相干渉により磁場の強さの関数として、完全反射状態が周期的に現れることを予言した。Berry ringは二つの逆向き磁場を持つ強磁性体金属のドメイン間を逆向きに磁場が回転するドメイン壁でつなぐことによって実現可能であり、スピントロニクスの新しい原理として期待できる。