助成番号 161015５－２	 

研	 究	 成	 果	
 報	 告	 書	 	 （国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）	 
	 研究テーマ	 （和文） ＡＢ	 引力相互作用するフェルミ気体における異常コンダクタンスの理論的解明	 研究テーマ	 （欧文） ＡＺ	 Theoretical	 understanding	 of	 an	 anomalous	 conductance	 in	 attractively	 interacting	 Fermi	 gases	 研	 ｶﾀｶﾅ	 ＣＣ	  姓）ウチノ	 究氏	 代	 
漢字	 ＣＢ	  内野	 表名	 ﾛｰﾏ字	 ＣＺ	  UCHINO	 者	 名）シュン	 研究期間	 Ｂ	 ２０１６～	 ２０１７	 年	 瞬	 報告年度	 ＹR	 ２０１７ 	 年	 SHUN	 研究機関名	 理化学研究所	 研究代表者	 ＣＤ	 理化学研究所・特別研究員	 所属機関・職名	 概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)	 ETH の Tilman	 Esslinger グループにより実現されている、冷却フェルミ気体を用いた２端子輸送系は、新たな量子シミュレーターとして注目されている。冷却原子気体の強みは、Feshbach 共鳴を用いることで原子間相互作用を操作できる点であり、この技術により、強く相互作用するフェルミ気体の輸送現象が詳細に議論できるようになった。	 
最近では、量子ポイントコンタクト系でのコンダクタンス測定が行われ、原子間相互作用を強くしていくことで、量子化値より大きなコンダクタンスが得られていた。このようなコンダクタンスの振る舞いは、これまでのメゾスコピック物理において議論されてこなかった新しい現象であり、異常コンダクタンスと呼ばれている。	 
我々は、この異常コンダクタンスの本質が超流動揺らぎにあると考え、その観点から、系のコンダクタンスの振る舞いを議論した。具体的に我々は、普遍なコンタクト抵抗を議論できるトンネルハミルトニアンから出発し、実験で重要な、接合の透過率が１の場合を議論するため、非線形応答理論を用いた解析を行った。そして、超流動揺らぎに起因するクーパー対が主要な役割を果たしていることを明らかにし、この効果により量子化値を超えるコンダクタンスが得られることを明らかにした。さらに、実験との比較も行い、我々の理論によって、実験がよく再現されることを示した。	 
我々が明らかにしたクーパー対による異常コンダクタンスは、接合の透過率が１のあたりで出現し、超流動転移温度が高い、強結合領域で大きな寄与を与える。このような系の実現例は他にはなく、理論研究も存在していなかった。常流動相においても協力現象が発現し、それによって量子化値を超えるコンダクタンスが実現できるというシナリオは、メゾスコピック伝導において全く新しい知見であったといえる。	 

キーワード	 ＦＡ	 冷却原子気体	 
	 （以下は記入しないでください。）	 メゾスコピック物理	 助成財団ｺｰﾄﾞ	 ＴＡ	 	 	 	 	 研究機関番号	 ＡＣ	 	 	 	 	 	 非平衡物理	 研究課題番号	 ＡＡ	 	 シート番号	 	 -	 1	 -	 超伝導・超流動	 	 	 	 	 	 	 	 	 	  発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）	 論文標題ＧＢ	  Anomalous	 transport	 in	 the	 superfluid	 fluctuation	 regime	 雑	 誌	 著者名	 ＧＡ	 S.	 Uchino,	 M.	 Ueda	  雑誌名	 ＧＣ	 ページ	 ＧＦ	 105303/1-4	 Physical	 Review	 Letters	 発行年	 ＧＥ	 2	 0	 1	 7	 

巻号	 ＧＤ	 118	 雑誌名	 ＧＣ	 	 発行年	 ＧＥ	 	 	 	 	 

巻号	 ＧＤ	 

	 雑誌名	 ＧＣ	 

	 ～	 発行年	 ＧＥ	 	 	 	 

	 巻号	 ＧＤ	 	 	 発行年	 ＨＤ	 	 	 	 	 総ﾍﾟｰｼﾞ	 ＨＥ	  	 	 発行年	 ＨＤ	 	 	 	 	 総ﾍﾟｰｼﾞ	 ＨＥ	  	 論文標題ＧＢ	  	 雑	 誌	 著者名	 ＧＡ	 	 ページ	 ＧＦ	 ～	 論文標題ＧＢ	  	 雑	 誌	 著者名	 ＧＡ	 	 ページ	 ＧＦ	 著者名	 ＨＡ	 	 

書名	 ＨＣ	 	 図	 書	 出版者	 ＨＢ	 著者名	 ＨＡ	 	 

書名	 ＨＣ	 	 図	 書	 出版者	 ＨＢ	 	 欧文概要 ＥＺ	 	 A	 two	 terminal	 transport	 system	 realized	 with	 cold	 Fermi	 gases	 by	 Tilman	 Esslinger’s	 group	 at	 ETH	 has	 attracted	 attention	 as	 a	 novel	 quantum	 simulator.	 An	 advantage	 of	 cold	 atoms	 is	 that	 an	 interatomic	 interaction	 can	 be	 tuned	 with	 the	 Feshbach	 resonance.	 Due	 to	 such	 a	 technique,	 transport	 phenomena	 on	 strongly	 interacting	 Fermi	 gases	 can	 be	 examined	 in	 detail.	
 	 Recently,	 a	 conductance	 measurement	 via	 a	 quantum	 point	 contact	 was	 done	 and	 revealed	 that	 a	 conductance	 beyond	 the	 quantized	 value	 is	 obtained	 by	 increasing	 an	 interatomic	 interaction.	 Since	 such	 a	 behavior	 of	  the	  conductance	  has	  not	  been	  addressed	  in	  mesoscopic	  physics, it is	  called	  the	  anomalous	 conductance.	
 	 We	 tried	 to	 understand	 the	 nature	 of	 the	 anomalous	 conductance	 in	 terms	 of	 superfluid	 fluctuations.	 
To	 be	 specific,	 we	 stared	 with	 the	 so-called	 tunneling	 Hamiltonian,	 which	 can	 discuss	 the	 universal	 contact	 resistance,	 and	 performed	 theoretical	 analyses	 with	 the	 nonlinear	 response	 theory	 in	 order	 to	 examine	 a	 junction	 whose	 transparency	 is	 around	 1.	 We	 then	 found	 that	 preformed	 pairs	 originating	 from	 superfluid	 fluctuations	 play	 crucial	 roles	 and	 lead	 to	 the	 presence	 of	 the	 conductance	 beyond	 the	 quantized	 value.	 In	 addition,	 we	 found	 that	 the	 experimental	 observations	 can	 be	 nicely	 reproduced	 with	 our	 theory.	
 	 The	 anomalous	 conductance	 triggered	 by	 preformed	 pairs	 emerges	 at	 the	 junction	 whose	 transparency	 is	 nearly	 1	 and	 is	 enhanced	 in	 a	 strongly	 interacting	 regime	 in	 which	 superfluid	 transition	 temperature	 is	 extremely	 high.	 There	 is	 no	 other	 realization	 in	 such	 a	 system	 and	 therefore	 is	 no	 theoretical	 consideration	 before.	 The	 scenario	 where	
 a	 cooperative	 phenomenon	 emerges	 in	 the	 normal	 phase	 and	 the	 conductance	 beyond	 the	 quantized	 value	 is	 obtained	 is	 completely	 new	 insight	 in	 mesoscopic	 transport.	 	 

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