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冷却原子系における人工ゲージ場が生み出すトポロジカルな非平衡量子現象

冷原子系统中人工规范场产生的拓扑非平衡量子现象

基本信息

批准号：
14J01328
负责人：
中川大也
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、冷却原子系の持つ相互作用の可変性や実時間制御の方法をフルに活用することによって、冷却原子系特有の強相関トポロジカル相を作り出すセットアップを提案し、その性質を明らかにすることを目指している。本年度は、前年度までに行った研究のまとめに加え、冷却原子系の実験的進展を踏まえた新しい方向への研究も並行して行った。まず、前年度までに得られたレーザー誘起近藤効果とそれを用いた1次元強相関トポロジカル相（SPT相）の実現提案について、より詳しい解析を進めた。前年度までに冷却アルカリ土類原子系へのレーザー照射により1次元近藤格子系とそのSPT相が実現されることがわかっていたが、本年度はボソン化とくりこみ群を用いた解析により相図の詳細を決定し、このSPT相を保護している対称性を明らかにした。これらの結果を研究会で発表し、論文へとまとめた。また、新たな方向として、一昨年冷却原子系において初めて実現された現象であるトポロジカルポンプに着目した。この現象は光格子の空間方向と時間方向を2次元系と見なすことによって、整数量子Hall効果のダイナミカルな実現と見なすことができる。この現象を原子間に相互作用のある場合にも拡張することを目的に、分数量子Hall効果などの強相関量子Hall状態に対応するトポロジカルポンプの系統的な構成法を提案した。これにより、分数量子Hall効果のLaughlin状態に対応するトポロジカルポンプは1次元電荷密度波状態によって得られることが分かった。さらに、2次元SPT相の典型例であるボソンの整数量子Hall効果についても同様の方法でトポロジカルポンプを構成し、ボソンの整数量子Hall状態の擬1次元極限は有効的にスピン1反強磁性鎖のHaldane相となることを示した。この結果については国内研究会と国際会議においてそれぞれ招待講演を行い、論文にまとめ、出版した。

In this study, we propose a new method to control the interaction between cooling atoms and the strong correlation of cooling atoms. This year's research has been conducted in parallel with the previous year's progress in cooling the atomic system. In the previous year, Kondo was induced to participate in the implementation of the proposal for the implementation of the 1st dimensional strong correlation phase (SPT phase). In the previous year, the cooling of the earth atomic system was reduced to 1-dimensional Kondo lattice system and the SPT phase was realized. In the current year, the cooling of the earth atomic system was reduced to 1-dimensional Kondo lattice system and the SPT phase was analyzed. The phase was determined in detail. The SPT phase was protected. The results of this research will be presented in the paper. The new direction of cooling atomic system in the past year has been changed. This phenomenon is a two-dimensional system in the spatial direction and temporal direction of the optical lattice, and an integer quantum Hall effect. A method for constructing a system of strongly correlated quantum Hall states is proposed. For example, the fractional quantum Hall effect of the Laughlin state can be divided into two states: A typical example of a two-dimensional SPT phase is the integral quantum Hall effect of a solid-state quantum system. The quasi-one-dimensional limit of a solid-state quantum system is the Haldane phase of an antiferromagnetic lock. The results of this research include lectures, papers, and publications at international conferences.