光子と物質の相互作用と周期外場の相乗効果で起こる非平衡相転移の研究

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時間周期外場の下での量子統計力学をテーマとし研究を進めた。有限の強さの振動外場の下では、共鳴現象などの多彩な量子ダイナミクスが現れ、その制御手法としてフロケ演算子を用いた解析手法などが確立している。特に、最近では、フロケの擬固有値を実効的に固有値とみなすことによって、外場なしでは実現の難しいハミルトニアンを時間周期外場によって創り出すといったフロケエンジニアリングと呼ばれる研究が盛んに行われている。本年度は、このフロケの擬固有値スペクトルがどのような時に熱力学的な意味を持つかについて研究を行った。つまり、外場で制御したい注目系が、ある温度の熱的環境と接している状況を考え、その定常状態の分布関数がどのような条件の下で、注目系の擬固有値スペクトルと熱的環境の温度で特徴づけられるカノニカル分布になるかについて調べた。そして、明らかになった結果を論文にまとめた。さらに、この条件が満たされない場合についても調べ、新奇な動的相転移が起こることを発見し、研究発表を行った。この研究によって、ある条件の下では、熱的環境への散逸と時間周期外場による励起とのバランスにより実現する非平衡定常状態の分布関数とフロケの擬固有値との間に定量的な関係のあることが明らかになった。時間周期外場によって新奇な物性開発をするにあたって、定常状態の分布関数は重要な役割を担っている。その定常状態の分布関数が、熱浴の詳細によらない注目系のフロケの擬固有値によって特徴づけられるパラメータ領域があることを示した点に、本研究の意義がある。