トポロジカル相でのバルク・エッジ対応の多様性と普遍性：固体物理を越えて分野横断へ
【研究分野】数理物理・物性基礎
【研究キーワード】
バルクエッジ対応 / トポロジカル相 / エッジ状態 / 冷却原子 / 放射光ARPES / フォトニック結晶 / チャーン数 / 高次トポロジカル / バルク・エッジ対応 / 高次トポロジカル相 / コーナー状態 / 量子化ベリー位相 / 機械学習 / ARPES実験 / 平方根トポロジカル相 / 平坦バンド / 角度分解光電子分光 / 力学的トポロジカル相 / トポロジカルポンプ / ワイル半金属 / 冷却原子実験 / 放射光ARPES実験
【研究成果の概要】
「バルク・エッジ対応：端をみて中身を理解する」視点を固体物理系だけでなく冷却原子、フォトニック結晶、古典力学系に適用し、現象の背後に潜む原理とした。また熱伝導、ゲーム理論など予想を越えて多様な系でもバルクエッジ対応は有効な概念であることを見出し、新しい学理の基礎とした。その成果は、多数の論文出版と招待講演で広く世界に公開し、バルクエッジ対応の普遍性を確立した。物理学者-数学者間の異分野交流でバルク・エッジ対応を分野横断の学理とした。国際研究集会を5回主催し、バルクエッジ対応の普遍性と本申請の成果を広く世界に周知した。助教、准教授を延べ4人雇用し、多くの成果を得ると共に将来を担う人材を育てた。
【研究の社会的意義】
量子ホール効果において代表が世界に先駈けて見出した「バルク・エッジ対応」の概念は、トポロジカル絶縁体などの量子系からメタマテリアルにまで適用可能な概念であることが、世界中の研究者の努力により確立しつつある。現在、その適用範囲は益々拡大していて、その多様性と普遍性を追求することで、多数の新しい成果を得た本研究の学術的意義は特に大きく、今後の更なる展開が期待される。また、バルク・エッジ対応の視点に立つエッジ状態やコーナー状態の機能設計は、試行錯誤によらない制御されたエッジ状態を用いた機能創出の可能性を示唆し、その産業応用を含めた潜在的な社会的意義も高い。
【研究代表者】