次世代ナノ統合                           シミュレーションソフトウェアの研究開発
次世代ナノ統合                           シミュレーションソフトウェアの研究開発
トップページ

格子上の量子スピン・ボゾン系の
モンテカルロシミュレータ開発とその利用



(東大物性研)鈴木 隆史,○川島 直輝


図1:原点と各点の相関関数.白丸は原点と平行になる場所.黒丸は反平行.横方向が鎖の方向.  我々は格子上で定義された量子磁性モデルのシミュレーションを様々な条件化で行うことができるように適用範囲が広く自由度の高いシミュレータの開発を行ってきた.そのようなシミュレータを非専門家でも簡便に利用できるようにすることを通じて新しい機能をもった磁性デバイスの設計が促進されることを狙ったものである.また,学術的観点からみても,量子揺らぎが大きいため古典的な平均場描像では捉えられないような相の研究は凝縮系物理学における中心的なテーマである.とくに絶対零度においても自発磁化を生じない,いわゆるスピン液体状態を示す量子系や量子臨界現象に大きな関心が持たれている.量子磁性体のシミュレーション手法はその数学的な構造がボーズ粒子系のそれに類似しているために,我々が開発を進めているシミュレータを用いることで,最近注目を集めている光格子中の極低温ボーズ系の研究をも行うことができる.我々のシミュレータは,単位胞(グラフ)の情報,システム全体のサイズ,相互作用の情報,温度,などを入力とし,それらの入力に対応した物理量(エネルギー,磁化,副格子磁化,構造因子,相関関数)などを出力とする仕様になっている.一例として,準1次元S=1/2ハイゼンベルク反強磁性体に適用した例を示す.図2:鎖に平行な方向(左)と垂直方向(右)の2点相関関数.この系は1次元においては,磁場をかけることによって基底状態が興味深い変化を示す.磁場の弱いときのネール状態と強いときの完全磁化状態との間に非整合秩序を持った中間相が現れる.我々はこの系が多数弱くカップルしてできる系でどのようなスピン配列が実現されるかを調べるために,上記のソフトウェアのプロトタイプを用いてシミュレーションを行った.その結果,2次元系では,鎖方向の非整合配列が存在する領域でも鎖に垂直な方向には相関が伸びないことが分かった.これに対して3次元系では少なくとも調べた範囲内では垂直方向にも秩序化する様子がみられた.




参考文献: T.Suzuki, N.Kawashima and K. Okunishi, J. Phys. Soc. Jpn. 76 (2007) 123707.

*出典:ナノ統合第3回公開シンポジウム要旨集より。
 掲載に際しては川島直輝准教授のご了承を得ています。



川島研究室ホームページへのリンク: http://kawashima.issp.u-tokyo.ac.jp/

前へ先頭へトップページ

分子研マーク 分子科学研究所
次世代スーパーコンピュータプロジェクト ナノ統合拠点事務局
*このページ内の著作権はすべて分子科学研究所に属します。無断転載等は一切お断りいたします。