Formation mechanism and dynamic critical phenomena of a non-equilibrium strongly correlated electron-hole condensate

非平衡强相关电子空穴凝聚体的形成机制及动态临界现象

• 批准号: 17J01238
• 负责人: 花井 亮
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J01238/
• 关键词: 非エルミート量子多体理論; 臨界現象; 励起子ポラリトン; 非平衡相転移; 非エルミート量子力学; ボース・アインシュタイン凝縮; 半導体レーザー; 励起子; 非平衡定常状態; 量子多体効果

本年度は、非平衡開放多体量子系の研究を行い、流入と流出のある非平衡二成分凝縮体（例：励起子ポラリトン凝縮体、プラズモニック格子凝縮体、二重井戸ポテンシャル中の流入・流出のあるボーズ凝縮体）において、通常の臨界現象とは本質的に異なる、新しい機構による動的臨界現象が現れることを明らかにした。通常、臨界現象は、自由エネルギーが臨界点近くで平らになり、振幅モードがソフト化することによって生じる。このとき、振幅モードとゴールドストーンモードは常に直交している。しかし、我々の研究対象である流入と流出のある多体系では、系の集団的運動が非エルミート的となるため、これらが非直交となることが許される。我々は、その結果、振幅モードがゴールドストーンモードと「合流」した点である「臨界例外点」が現れることを明らかにした。臨界例外点では、生じうる集団モードがゴールドストーンモードに限定されているいるため、すべての熱的ノイズ・非平衡ノイズにより生じた揺らぎがゴールドストーンモードへと変換される。これが、空間4次元以下で発散する、異常に大きな揺らぎが発達した、特異な臨界現象をもたらすことを示した。さらに臨界例外点近傍において動的繰り込み群解析を行った結果、空間8次元近傍においてHohenberg and Halperinによる分類にはない、新たなユニバーサリティークラスに属するWilson-Fisher fixed pointが現れることを示し、強相関効果が異常に大きな揺らぎにより異常に発達していることを示すことに成功した。以上の成果に加え、Pittsburgh大学のSnokeグループおよびNRELのMascarenhasグループと共同で、ポラリトン凝縮体の量子揺らぎによるHiggsモードの観測に成功した他、冷却原子系において、非平衡性による強相関効果の増大する方法を提案した。

This year, を, research on non-equilibrium open many-body quantum systems を, inflow と outflow ある non-equilibrium two-component condensates (e.g. :) Excitation screwdriver ポ ラ リ ト ン condensation, プ ラ ズ モ ニ ッ ク grid condensation, double well opens ポ テ ン シ ャ ル の inflow, outflow in の あ る ボ ー ズ condensation) に お い て, usually の critical phenomenon と は に the nature of different な る, new し い institutions に よ る moving critical phenomenon が now れ る こ と を Ming ら か に し た. Usually, critical phenomenon は, free エ ネ ル ギ ー が point nearly く で flat ら に な り, amplitude モ ー ド が ソ フ ト change す る こ と に よ っ て raw じ る. こ の と き, amplitude モ ー ド と ゴ ー ル ド ス ト ー ン モ ー ド は often に rectangular し て い る. し か し, I 々 の research like で seaborne あ る inflows と outflows の あ る system more で は, is の set 団 sport が エ ル ミ ー ト of と な る た め, こ れ ら が non rectangular と な る こ と が xu さ れ る. I 々 は, そ の results, amplitude モ ー ド が ゴ ー ル ド ス ト ー ン モ ー ド と "he liu" (confluent し た point で あ る critical exception "dot" が now れ る こ と を Ming ら か に し た. Critical point exception で は, raw じ う る set 団 モ ー ド が ゴ ー ル ド ス ト ー ン モ ー ド に qualified さ れ て い る い る た め, す べ て の hot ノ イ ズ, non-equilibrium ノ イ ズ に よ り raw じ た 揺 ら ぎ が ゴ ー ル ド ス ト ー ン モ ー ド へ と variations in さ れ る. こ れ が, space for four yuan で 発 scattered す る, abnormal に big き な 揺 ら ぎ が 発 da し た, specific な critical phenomenon を も た ら す こ と を shown し た. Critical exception point nearly alongside に さ ら に お い て moving Qiao り 込 み group of analytical line を っ た results, space, nearly eight yuan alongside に お い て Hohenberg and Halperin に よ る classification に は な い, new た な ユ ニ バ ー サ リ テ ィ ー ク ラ ス に genus す る Wilson - Fisher fixed Point が now れ る こ と を し, strong phase masato unseen abnormal fruit が に big き な 揺 ら ぎ に よ り abnormal に 発 da し て い る こ と を shown す こ と に successful し た. All above の に え, university of Pittsburgh の sonke グ ル ー プ お よ び NREL の Mascarenhas グ ル ー プ と で together, ポ ラ リ ト ン condensation body の quantum 揺 ら ぎ に よ る Higgs モ ー ド の 観 に measuring success し た he, cold atoms に お い て, non balance に よ る strong phase masato unseen fruit の す rights Youdaoplaceholder0 method を proposal た た.

项目成果

Non-Hermitian phase transition and the rise of a critical exceptional point in driven-dissipative condensates

非厄米相变和驱动耗散凝聚态中临界异常点的上升

• 发表时间: 2019
• 作者: Hyodo R.;Genda;H.;Charnoz;S. & Rosenblatt;P.;Ryo Hanai
• 通讯作者: Ryo Hanai

Local photoemission spectra and effects of spatial inhomogeneity in the BCS-BEC-crossover regime of a trapped ultracold Fermi gas

• DOI: 10.1103/physreva.95.053623
• 发表时间: 2017-03
• 期刊: Physical Review A
• 影响因子: 2.9
• 作者: Miki Ota;H. Tajima;R. Hanai;D. Inotani;Y. Ohashi

Optical properties of highly-excited exciton-polariton condensate

高激发激子-极化子凝聚体的光学性质

• 发表时间: 2018
• 作者: R. Hanai;P. B. Littlewood;Y. Ohashi
• 通讯作者: Y. Ohashi

Phase transition/crossover from a polariton Bose-Einstein condensate to a photon laser

从极化子玻色-爱因斯坦凝聚体到光子激光器的相变/交叉

• 发表时间: 2018
• 作者: R. Hanai;A. Edelman;P. B. Littlewood;and Y. Ohashi
• 通讯作者: and Y. Ohashi

POLARITON TO PHOTON LASER TRANSITION AND THE EMERGENCE OF A NONEQUILIBRIUM CRITICAL POINT

偏振子到光子激光跃迁和非平衡临界点的出现

• 发表时间: 2018
• 作者: R. Hanai;A. Edelman;P. B. Littlewood;and Y. Ohashi
• 通讯作者: and Y. Ohashi