フラストレート格子上ボース粒子系における量子液体相の探索と励起構造の数値解析

受抑晶格玻色子系统中量子液相的探索和激发结构的数值分析

• 批准号: 17K14361
• 负责人: 正木 晶子
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17K14361/
• 关键词: 量子モンテカルロ法; 量子スピン系; ボース粒子系; 計算物理学; 冷却原子; 統計物理; 計算物理; 物性理論; 統計力学; 物性基礎論; 量子エレクトロニクス

量子モンテカルロ法のソフトウェアを開発し、（１）擬１次元格子中におけるボース粒子系の超流動相転移現象や（２）希薄ボース粒子系におけるエネルギーなどの物理量の普遍的な振る舞いを調べた。さらに、（３）ハードコアボース粒子系と等価である量子ハイゼンベルグ模型における量子液体的な励起状態について、数値解析接続法を組み合わせ、大規模精密計算により、新しい解釈を裏付ける解析結果を得ることができた。具体的には以下である。（１）擬１次元的形状のナノ多孔体中の液体ヘリウムでは非自明な超流動応答が観測されている。我々は位相スリップを防いだ周期境界条件のもと超流動密度を測定すると、液体ヘリウムが多孔体内表面に吸着して２次元的の場合はコスタリッツ・サウレス転移、多孔体内に充満し３次元的の場合は２次転移を起こすことを示した。（２）希薄ボース粒子系において、平均場近似や摂動展開を用いて理論的に示された式を定量的に評価し、ハードコアボース粒子系が固有に持つs波散乱長の大きさを見積もった。さらに摂動係数の値を数値的に求め、希薄極限位おいて物理量が模型によらず普遍的な振る舞いを示すことを裏付ける結果をえた。この結果は連続系の量子モンテカルロ法と比較することで、グラファイト状に吸着したヘリウムの量子固体相の計算への応用を期待できる。（３）確率的最適化法による数値的解析接続手法を大規模精密計算によって得た量子モンテカルロ法の結果に適用し、２次元量子スピン模型の励起ダイナミクスの計算を行った。有機銅酸化物で観測された非自明な量子現象を定量的に再現し、基底状態で長距離秩序が存在する状況下でも、特定の波数ではスピン液体的な素励起が存在しうる計算結果を示した。

Method of quantum モ ン テ カ ル ロ の ソ フ ト ウ ェ ア を open 発 し, (1) to 1 dimensional lattice に お け る ボ ー ス particles is の planning ultra mobile phase shift phenomenon や (2) and thin ボ ー ス particle system に お け る エ ネ ル ギ ー な ど の quantities の common vibration な る dance い を adjustable べ た. さ ら に, (3) ハ ー ド コ ア ボ ー ス particle system と 価 で あ る quantum ハ イ ゼ ン ベ ル グ model に お け る な of quantum fluid in excitation state に つ い て group, the numerical analytical method of 続 を み close わ せ, large-scale precision calculation に よ り, new し い solution 釈 を in pay け る analytical results る を こ と が で き た. Specifically に に below である. (1) To simulate the shape of a one-dimensional <s:1> ナノ, the <s:1> liquid in a porous body ヘリウムで is ヘリウムで non-self-luminous な superfluid 応 and answer が観 to measure されて る る る. I 々 は phase ス リ ッ プ を anti い だ periodic boundary conditions の も と super flow density measurement す を る と, liquid ヘ リ ウ ム が に internal surface porous sorption し て 2 dimensional の occasions は コ ス タ リ ッ ツ · サ ウ レ ス planning to move, porous body に charge against し 3rd dimensional の circumstance は two planning move を こ す こ と を shown し た. (2) and thin ボ ー ス particle system に お い て, mean field approximation や, move a を with い に て theory in さ れ た type を に of quantitative evaluation of 価 し, ハ ー ド コ ア ボ ー ス particle system inherent に が hold つ s waves scattered の big き さ を see product も っ た. さ ら に, dynamic coefficient on の numerical を the numerical に め, and thin limit a お い て quantities が model に よ ら ず common vibration な る dance い を shown す こ と を in pay け る results を え た. こ の results は even 続 is の quantum モ ン テ カ ル ロ と comparison す る こ と で, グ ラ フ ァ イ ト shape に sorption し た ヘ リ ウ ム の quantum の calculation of solid phase へ の 応 with を expect で き る. (3) the probabilistic optimization に よ る the numerical analysis by 続 gimmick を large-scale precision calculation に よ っ て た quantum モ ン テ カ ル ロ の results に applicable し, 2 dimensional quantum ス ピ ン model の wound up ダ イ ナ ミ ク ス の count を っ た. Acidification of organic copper content で 観 measuring さ れ た self-evident な quantum phenomenon を quantitative に reappearance し, basal state で が exist long order す る condition で も, specific の wavenumber で は ス ピ ン な element excitation of liquid が exist し う を る calculation results shown し た.

项目成果

Effective Hubbard model for Helium atoms adsorbed on a graphite

吸附在石墨上的氦原子的有效哈伯德模型

• 发表时间: 2017
• 作者: Y. Motoyama;A. Masaki-Kato and N. Kawashima
• 通讯作者: A. Masaki-Kato and N. Kawashima

The absence of single magnon excitation and fractional incoherent dynamics n a two-dimensional unfrustrated spin-1/2 antiferromagnet

二维无阻自旋 1/2 反铁磁体中不存在单磁振子激发和分数非相干动力学

• 发表时间: 2017
• 作者: Akiko Masaki-Kato;正木晶子;正木晶子;正木晶子;Akiko Masaki-Kato
• 通讯作者: Akiko Masaki-Kato

フラストレーションのないS=1/2ハイゼンベルグ模型の励起ダイナミクス －マグノン励起の消失－

S=1/2 海森堡模型的激励动力学无挫败 - 磁振子激励消失 -

• 发表时间: 2017
• 作者: Akiko Masaki-Kato;正木晶子;正木晶子;正木晶子
• 通讯作者: 正木晶子

Numerical Study of Excitation Dynamics of S=1/2 Square Lattice Antiferromagnetic Heisenberg Models

S=1/2方格反铁磁海森堡模型激励动力学的数值研究

• 发表时间: 2017
• 作者: Akiko Masaki-Kato;正木晶子;正木晶子
• 通讯作者: 正木晶子

The superfluid transition in quasi-one dimensional hardcore Bosons: Effect of phase slippage

准一维硬核玻色子中的超流体转变：相滑移的影响

• 发表时间: 2018
• 作者: Akiko Masaki-Kato;Seiji Yunoki and Dai Hirashima
• 通讯作者: Seiji Yunoki and Dai Hirashima