Non-Hermitian Casimir effect of magnons

マグノン量子場による非エルミートカシミア効果

仲田 光樹   

Nakata, Koki

近年、非エルミート量子力学が注目を集めている。有限体積中の量子場の真空ゆらぎによって生じるカシミア効果は、古典力学には対応物が存在しないという意味において、量子力学的な効果といえる。これまでカシミア効果は、主に光子系を舞台に研究されてきた。しかし、量子場の理論の観点から鑑みると、光子場誘起のカシミア効果に類似の量子現象は、ゼロ点エネルギーを伴う他の量子場によっても創出されることが期待される。そこで本研究では、反強磁性磁性体中のスピン波を量子化したマグノンの量子場に着目し、マグノン版のカシミア効果「マグノンカシミア効果」を理論的に提案する。特にエルミート系だけでなく、エネルギー散逸のある非エルミート系も検討し、「例外点誘起のカシミア振動」をはじめとする非エルミート系に特有の量子物性「非エルミートマグノンカシミア効果(マグノン量子場による非エルミートカシミア効果)」を議論する。

Recently, non-Hermitian quantum mechanics has been attracting considerable attention. The key concepts of quantum mechanics are quantum fluctuations. Quantum fluctuations of quantum fields confined in a finite-size system induce the zero-point energy shift. This quantum phenomenon, the Casimir effect, is one of the most striking phenomena of quantum mechanics in the sense that there are no classical analogs and has been drawing much attention from various research areas, including high energy physics, beyond the hierarchy of energy scales. However, the non-Hermitian extension of the Casimir effect and the application to spintronics remain missing ingredients. Here we fill this gap. By developing a magnonic analog of the Casimir effect into non-Hermitian systems, we show that energy dissipation serves as a key ingredient of Casimir engineering to control and manipulate the Casimir effect of magnons.