Exploration of strongly-correlated quantum phases in ultracold fermi atoms loaded on optical lattices with staggered U alternation

一次元光格子中における2サイト相互作用変調型冷却フェルミ原子の解析

山本 篤史; 山田 進  ; 町田 昌彦  

Yamamoto, Atsushi; Yamada, Susumu; Machida, Masahiko

原子物理学の最前線では、トラップ中の冷却原子気体の一粒子励起スペクトルの観測や光格子中におけるモット絶縁体の観測に成功するなど、冷却原子の人工的制御の進展が著しい。最近では、レーザーを制御することによって相互作用を空間上、周期的に変調することが可能となっている。そこで、その周期的な相互作用の変調に着目し、2サイトごとに相互作用が変調する系について解析を行った。本発表では、まず相互作用の変調によって得られる粒子数分布から見た相図を報告する。また、各相における粒子の揺らぎや束縛エネルギーなど、異なる相を特徴づける物理量を計算することによって相図を明らかにする。これらの結果を踏まえたうえで、動的量である一粒子励起スペクトルを計算し、相互作用の変調がもたらす新しい相について議論する。なお、得られた成果は、固体の性質を理解するための新たなモデルケースとなるため、広く原子力材料の計算科学研究に資する成果でもある。

It is well known that atomic Fermi gas loaded on optical lattice can be described by a single-band Hubbard model in the simplest case. A remarkable feature is that the on-site interaction U is experimentally tunable parameter ranging from strongly attractive to repulsive. Moreover, the parameter U is spatially tunable, i.e., U is spatially dependent on the site. Thus, an interest aroused by the spatial tuning ability is quantum phases and transition between phases in Hubbard models whose parameter U spatially varies. In this study, we numerically examine a model with site alternative variation, i.e., U=U and U' in even and odd site, respectively. By using DMRG method, we reveal in the model that Mott-insulator transition occurs in half-filling phase diagram expanded by U and U' and compressibility diverges in the vicinity of the transition.