髙吉 慎太郎 (タカヨシ シンタロウ)
TAKAYOSHI Shintaro
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職名 |
准教授 |
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学位 |
博士（理学）(東京大学), 修士（理学）(東京大学), 学士（理学）(東京大学) |
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専門分野 |
物性理論、量子ダイナミクス |
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ホームページ |
https://sites.google.com/site/shintarotakayoshi/japanese_top |
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外部リンク |
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出身大学院 【 表示 ／ 非表示 】
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東京大学 理学系研究科 物理学専攻 博士課程 修了
2009年4月 - 2012年3月
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東京大学 理学系研究科 物理学専攻 修士課程 修了
2007年4月 - 2009年3月
学外略歴 【 表示 ／ 非表示 】
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マックスプランク複雑系物理学研究所
2018年9月 - 2020年3月
国名：ドイツ連邦共和国
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ジュネーブ大学
2015年9月 - 2018年9月
国名：スイス連邦
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東京大学 大学院理学系研究科物理学専攻
2015年5月 - 2015年8月
国名：日本国
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物質・材料研究機構 理論計算科学ユニット材料特性理論グループ
2013年4月 - 2015年4月
国名：日本国
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東京大学 大学院工学系研究科物理工学専攻
2012年8月 - 2013年3月
国名：日本国
論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Spin, Charge, and η-Spin Separation in One-Dimensional Photodoped Mott Insulators 査読あり
Yuta Murakami, Shintaro Takayoshi, Tatsuya Kaneko, Andreas M. Läuchli, Philipp Werner
Physical Review Letters 130 ( 10 ) 106501 2023年3月
出版者・発行元：American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/PhysRevLett.130.106501
その他リンク： https://link.aps.org/article/10.1103/PhysRevLett.130.106501
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Mott memristors based on field-induced carrier avalanche multiplication 査読あり
Francesco Peronaci, Sara Ameli, Shintaro Takayoshi, Alexandra S. Landsman, Takashi Oka
Physical Review B 107 ( 7 ) 075154 2023年2月
出版者・発行元：American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/PhysRevB.107.075154
その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevB.107.075154/fulltext
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Dynamical conductivity of disordered quantum chains 査読あり
Shintaro Takayoshi, Thierry Giamarchi
The European Physical Journal D 76 ( 11 ) 213 2022年11月
担当区分：筆頭著者 出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC
Abstract
We study the transport properties of a one-dimensional quantum system with disorder. We numerically compute the frequency dependence of the conductivity of a fermionic chain with nearest-neighbor interaction and a random chemical potential by using the Chebyshev matrix product state (CheMPS) method. As a benchmark, we investigate the noninteracting case first. Comparison with exact diagonalization and analytical solutions demonstrates that the results of CheMPS are reliable over a wide range of frequencies. We then calculate the dynamical conductivity spectra of the interacting system for various values of the interaction and disorder strengths. In the high-frequency regime, the conductivity decays as a power law, with an interaction-dependent exponent. This behavior is qualitatively consistent with the bosonized field theory predictions, although the numerical evaluation of the exponent shows deviations from the analytically expected values. We also compute the characteristic pinning frequency at which a peak in the conductivity appears. We confirm that it is directly related to the inverse of the localization length, even in the interacting case. We demonstrate that the localization length follows a power law of the disorder strength with an exponent dependent on the interaction, and find good quantitative agreement with the field theory predictions. In the low-frequency regime, we find a behavior consistent with the one of the noninteracting system $$\omega ^{2}(\ln \omega )^{2}$$ independently of the interaction. We discuss the consequences of our finding for experiments in cold atomic gases.
Graphical abstractDOI： 10.1140/epjd/s10053-022-00524-1
その他リンク： https://link.springer.com/article/10.1140/epjd/s10053-022-00524-1/fulltext.html
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Second-order magnetic responses in quantum magnets: Magnetization under ac magnetic fields
Tatsuya Kaneko, Yuta Murakami, Shintaro Takayoshi, Andrew J. Millis
Physical Review B 105 ( 19 ) 2022年5月
出版者・発行元：American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevb.105.195126
その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevB.105.195126/fulltext
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Exploring nonequilibrium phases of photo-doped Mott insulators with generalized Gibbs ensembles
Yuta Murakami, Shintaro Takayoshi, Tatsuya Kaneko, Zhiyuan Sun, Denis Golež, Andrew J. Millis, Philipp Werner
Communications Physics 5 ( 1 ) 2022年1月
Many experiments show that strong excitations of correlated quantum materials can cause non-thermal phases without equilibrium analogues. Understanding the origin and properties of these nonequilibrium states has been challenging due to the limitations of theoretical methods for nonequilibrium strongly correlated systems. In this work, we introduce a generalized Gibbs ensemble description that enables a systematic analysis of the long-time behavior of photo-doped states in Mott insulators based on equilibrium methods. We demonstrate the power of the method by mapping out the nonequilibrium phase diagram of the one-dimensional extended Hubbard model, which features η-pairing and charge density wave phases in a wide photo-doping range. We furthermore clarify that the peculiar kinematics of photo-doped carriers, and the interaction between them, play an essential role in the formation of these non-thermal phases. Our results establish a new path for the systematic analysis of nonequilibrium strongly correlated systems.
総説・解説記事（Misc） 【 表示 ／ 非表示 】
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AKLT状態のエンタングルメントスペクトルへの場の理論的アプローチ
田中 秋広, 高吉 慎太郎
日本物理学会講演概要集 72 ( 0 ) 2419 - 2419 2017年
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佐藤 正寛, 高吉 慎太郎, 岡 隆史
日本物理学会誌 72 ( 11 ) 783 - 792 2017年
出版者・発行元：一般社団法人 日本物理学会
<p>「磁性体の磁化の向きを限界まで素早く変えたい．」これは次世代情報素子のコアとなりうるスピントロニクス技術であるのみならず，多数スピンの非平衡統計力学として基礎物理学的にも重要な概念である．近年この問題に対して，光を用いた戦略が盛んに議論されている．レーザーパルスの整形・変調，メタマテリアルやプラズモニクスなど光科学分野の実験の進展は目覚ましい．そのような最先端の光技術を上手に使えば，スピンの集団運動にとっての量子力学的な限界速度であるピコ（10－12）秒という時間スケールで磁化を制御できるのだ．</p><p>この「超高速スピントロニクス」の実現には，磁性体と光との結合様式（光・物質結合）や時間変化する外場中における量子系の時間発展（量子ダイナミクス）を理解する必要がある．しかし，多自由度を取り扱う固体物理分野では量子ダイナミクス研究の進歩が遅れていた．その一因として，多自由度の協調現象を扱う基本的な枠組みが整備途上であり，平衡系で慣れ親しんだエネルギーや固有状態などの議論の足がかりを失うことが挙げられる．レーザー中の多体系の解析では「非平衡系の相転移とは何か？ それをどう特徴付けるべきか？」などの疑問の解消が望まれる訳である．</p><p>実はこの問題は，磁気共鳴，量子化学，量子光学などのダイナミクスとの関わりが避けて通れない分野においては限定的ながら解決されている．レーザー電磁場を時間について周期的な外場とみなすと，系は離散的な時間並進対称性を持つ．このときエネルギーや固有状態といった概念が復活するのだ．この「フロケ理論」，そして回転枠などへの「ユニタリ変換の方法」を使うと，時間依存ハミルトニアンが駆動する多体系ダイナミクスを静的な有効ハミルトニアンで理解できるのである．望みの物性が実現するような動的状況を与える外場をフロケ理論の有効模型からさかのぼって設計することを，物性を操るという意味を込めて「フロケエンジニアリング」と呼ぶ．</p><p>多体系のフロケエンジニアリングは，冷却原子系や電子系で発展してきたが，近年磁性体の制御にも適用されはじめている．例えば，標準的な磁性絶縁体に円偏光レーザーを照射し磁化を生成・成長させる方法が提案されている．これはレーザー周波数のエネルギースケールに対応する大きな静磁場が有効模型に現れることに由来する．</p><p>レーザーによるスピン流生成は超高速スピントロニクスの主要テーマの一つであり，特異な光・物質結合を持つマルチフェロイクス（強誘電磁性体）が注目されている．この系ではスピンはレーザーの磁場成分だけでなく電場にも応答する．あるクラスのマルチフェロイクスに円偏光レーザーを照射するとベクトルスピンカイラリティ（またはジャロシンスキー・守谷相互作用）が生じることが有効模型・数値計算から示唆される．これを利用したスピン流の生成，およびその検出方法について，現実的な実験セットアップの理論提案もなされている．</p><p>レーザーを用いた物性制御は従来型秩序にとどまらず，系のトポロジカル秩序をも変化させられる．その具体例としてキタエフ模型への円偏光レーザー印加の研究がある．有効模型に生じるホッピング項がスピン液体基底状態にギャップをもたらし，系をエッジ状態を持つトポロジカルな状態へと変化させることが予言される．</p>
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3次元量子スピン系SPT相とO(6)非線形シグマ模型の間の双対性
田中 秋広, 高吉 慎太郎
日本物理学会講演概要集 71 ( 0 ) 2755 - 2755 2016年
出版者・発行元：一般社団法人 日本物理学会
<p>量子スピン系のAKLT状態は典型的なSPT相と成り得るが、我々はこれまで空間一次元、二次元の場合について、その条件をトポロジカル項付きの非線形シグマ模型を用いて特定してきた。今回、3次元への拡張方法を見出したので報告する。特に理論の部分群であるO(4)セクターのモノポール凝縮が果たす役割について説明する。</p>
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量子スピン系のSPT相におけるstrange correlator
高吉 慎太郎, 田中 秋広
日本物理学会講演概要集 71 ( 0 ) 2756 - 2756 2016年
出版者・発行元：一般社団法人 日本物理学会
<p>系に対称性を課すことによって、パラメータ空間で相転移を経ずに自明な直積状態に移ることができず、トポロジカルな性質が守られる相をSPT相という。SPT相を特徴づける物理量として、strange correlatorと呼ばれる特殊な相関関数が提案されている。我々はいくつかの量子スピンSPT相において、strange correlatorを具体的に計算し、SPT相と自明相が区別されることを見る。</p>
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16aCQ-12 平坦バンドのあるBose-Hubbard模型におけるペア朝永-Luttinger液体相
桂 法称, 高吉 慎太郎, 渡辺 伯陽, 青木 秀夫
日本物理学会講演概要集 70 ( 0 ) 2536 - 2536 2015年
研究費にかかる研究（調査）活動報告書 【 表示 ／ 非表示 】
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2021年度 強相関物質におけるダイナミクスの理論
研究費の種類： その他
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2020年度 強相関物質におけるダイナミクスの理論
研究費の種類： その他