「拡張スピン流」の輸送特性とそれに起因する多極子のダイナミクス

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令和4年度においては、前年度から引き続き研究してきた磁性体を用いた素子におけるリザバー・コンピューティングについて結果をまとめること、および非線形輸送現象の研究に必要な微視的な定式化を行った。磁化を動かすことができる磁性層（自由層）を複数有する素子において、前年度までの研究によってリザバー・コンピューティングにおける計算能力が向上し得ることを見出していた。当該年度においては、磁化のダイナミクスと計算能力の関係について詳細に調べた。従来、計算能力がカオスの付近（縁）で向上すると言われていたことから、本研究に用いた素子においてもカオスが生じるかを調べた。その結果、複数の自由層を有する系においてカオスが出現することがわかった。一方、最近ではecho state propertyと呼ばれる性質を持つダイナミクスの付近で計算能力が向上することが本質的であると指摘されている。そこで本研究の素子において調べると、実際にecho state propertyの縁で計算能力が向上していることがわかった。これらの結果は論文として発表済みである。また、非線形輸送現象についての研究で進展があった。一般に物理量は線形応答のみでなく非線形な応答をすることから、非線形応答について微視的な定式化が必要不可欠である。しかし、従来は半古典的理論によるものが多く、特に温度勾配に対する非線形応答を微視的に定式化したものはほとんどなかった。そこで本研究では、温度勾配を微視的に取り扱う方法を非線形応答に適用できるように拡張した。また、電場と温度勾配を互いに垂直に印加した場合に、その両者に直交する方向へ電流が流れる非線形Hall効果を微視的に定式化し、半古典的解析では見落とされていた寄与があることを見出した。この寄与はある系では主要となることを見つけ、さらに具体的なカイラル結晶のモデルでこの非線形Hall効果が生じることを示した。