Nontrivial Haldane phase of an atomic two-component Fermi gas trapped in a 1D optical lattice

1次元光学格子に捕捉された2成分フェルミ原子気体におけるハルデーン相

小林 恵太 ; 奥村 雅彦   ; 太田 幸宏*; 山田 進  ; 町田 昌彦  

Kobayashi, Keita; Okumura, Masahiko; Ota, Yukihiro*; Yamada, Susumu; Machida, Masahiko

冷却中性フェルミ原子気体はその高い実験制御性から、物質の量子シミュレーターとして注目を集めており、さまざまな物質の根源的メカニズムが理解できる可能性が指摘されている。特に、近年では、多軌道性を有する原子気体が実現しており、遷移金属からアクチナイド元素まで幅広い元素を主要元素とする化合物に対し、より実際の物質に近い状況での実験が可能となっている。本論文では、この光学格子中の多軌道を持つフェルミ原子気体においてハルデーン相を実現する方法を提案した。ハルデーン相とはスピンギャップと端状態を持つ系であり、近年では量子コンピューター等への応用等も提案されている。本文では系を記述する多軌道模型の導出を行い、密度行列繰り込み群を用いた数値解析によりハルデーン相の実現条件を明らかにした。さらに、相互作用が強い場合にはハルデーン相と強磁性体相が共存して現れることも示した。これらの結果は、例えばさまざまな多軌道を持つ機能材料物質に対する知見の獲得とも位置付けられ、今後、さまざまな分野への発展が期待される。

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