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論文

Observation of spin-space quantum transport induced by an atomic quantum point contact

小野 滉貴*; 肥後本 隼也*; 齋藤 優冴*; 内野 瞬; 西田 祐介*; 高橋 義朗*

Nature Communications (Internet), 12(1), p.6724_1 - 6724_8, 2021/11

量子輸送は物理学においてお馴染みの概念である。特に、端子間で生じる量子輸送は固体物理において多く研究がなされており、基礎的な重要性に加え、量子デバイスへの応用も考えられている。最近では、操作性の高い冷却原子気体を用いた量子輸送の研究-アトムトロニクス-が行われるようになり、メゾスコピック輸送を理解する新たなアプローチとして注目されている。今回、我々は2軌道光学格子中でのYb原子気体を用いた量子輸送のスキームを実現した。我々のスキームでは、多成分フェルミ原子気体と局在不純物からなる系を考え、カレントは不純物と原子気体との相互作用によりスピン空間上で生じる。我々は実際、このスキームで生じる多彩な量子輸送を明らかにした。本研究は、スピン自由度を用いたアトムトロニクスの扉を開く重要な成果であったと考えられる。

論文

Tunneling Hamiltonian analysis of DC Josephson currents in a weakly-interacting Bose-Einstein condensate

内野 瞬

Physical Review Research (Internet), 3(4), p.043058_1 - 043058_13, 2021/10

冷却原子気体を用いたアトムトロニクス実験により、弱く相互作用するボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)の量子輸送現象を探索することが可能となっている。本研究では、ゼロ温度近傍でのBECの2端子輸送にフォーカスする。トンネルハミルトニアンとボゴリューボフ理論を用いることで、量子ポイントコンタクト系や接合系におけるDCジョセフソンカレントの表式を得ることができた。また、BECにおけるカレント-位相関係式は、アンドレーエフ束縛状態が存在しないため、従来型超伝導体とは異なる振る舞いを示すことがわかった。

論文

アトムトロニクス

内野 瞬

日本物理学会誌, 76(1), p.4 - 12, 2021/01

冷却原子気体は複雑な量子現象の本質をシミュレートすることが可能である。最近では冷却原子気体を用いたメゾスコピック輸送をシミュレートするアトムトロニクスデバイスが実験で実現されている。本解説記事では、2成分フェルミ原子気体における量子ポイントコンタクト輸送に焦点をあて、2端子輸送の最近の発展を解説する。

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