フラストレートした磁性体におけるベリー位相

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フラストレートしたスピン液体相の対称性の破れによらない分類、特徴付けをめざし、トポロジカル秩序、より広くは量子秩序の概念を用いた研究を行った。本研究においては幾何学的位相に基づくある種の秩序変数の類似物としての量子化ベリー位相を主に用いた研究を行う。そこでは系の励起に有限のエネルギーギャップが存在すること、並びに時間反転対称性が重要である。局所的スピンひねりによるベリー位相をもって量子的局所秩序変数とするとき、系に時間反転対称性があるとベリー位相はOまたはπに量子化する。このベリー位相の量子化値をもって局所的に特徴づけるわけである。これは量子系固有の量であり、古典的対応物を持たない。そのため、通常の相の理論としては明確な区別な困難な相に対しても有効な相分類が行えることとなる。本公募研究においては、上記の各概念の一層の発展を図るとともに、これらをより広範囲なフラストレートしたスピン系における「スピン液体相」に対して適用し、各スピン液体相のより深い理解とフラストレーション起源の量子相転移の記述を目指す研究を行った。本年度は分担者の丸山、有川は量子スピン系と電子系に関する数値的かつ解析的な研究を行った。また筑波大学の大学院学生、棚谷も数値的研究を中心に数値的研究をおこなった。特に直交ダイマ模型と呼ばれる2次元の模型でのZ2ベリー位相の高い有効性を確認することができ、現在論文執筆中である。さらには本年度が公募研究最終年度であることに鑑み、研究成果の取りまとめとその国際会議等での発表等の情報発信を精力的に行った。