研究者詳細 - 関野　裕太

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セキノ　ユウタ

関野　裕太

SEKINO Yuta

所属

高等研究院特任助教
大学院理学研究科特任助教

外部リンク

学位 1

博士（理学）（ 2019年3月東京工業大学）

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研究キーワード 5

理論物性物理学
量子コンピュータ
スピン輸送
冷却原子気体
量子シミュレーション

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研究分野 3

自然科学一般 / 半導体、光物性、原子物理
自然科学一般 / 数理物理、物性基礎
自然科学一般 / 磁性、超伝導、強相関系

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現在の研究課題とSDGs 2

量子コンピュータを用いた磁性ダイナミクスのデジタル量子シミュレーション
冷却原子気体を用いたスピン輸送現象の量子シミュレーション

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経歴 10

名古屋大学大学院理学研究科特任助教

2026年4月 - 現在
名古屋大学高等研究院特任助教

2026年4月 - 現在
特定国立研究開発法人理化学研究所開拓研究本部長瀧天体ビッグバン研究室特別研究員

2021年10月 - 2023年6月

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国名：日本国

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特定国立研究開発法人理化学研究所数理創造プログラム特別研究員（兼務）

2021年10月 - 2023年6月

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国名：日本国

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特定国立研究開発法人理化学研究所数理創造プログラム日本学術振興会特別研究員(PD)

2021年3月 - 2021年9月

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国名：日本国

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特定国立研究開発法人理化学研究所仁科加速器研究センター日本学術振興会特別研究員(PD)

2019年4月 - 2021年2月

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国名：日本国

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早稲田大学基幹理工学部非常勤講師

2025年6月 - 2025年7月

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国名：日本国

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特定国立研究開発法人理化学研究所数理創造研究センター特別研究員

2025年4月 - 2026年3月

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国名：日本国

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特定国立研究開発法人理化学研究所開拓研究本部濱崎非平衡量子統計力学理研白眉研究チーム特別研究員（兼務）

2023年7月 - 2026年3月

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特定国立研究開発法人理化学研究所数理創造プログラム特別研究員

2023年7月 - 2025年3月

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学歴 3

東京工業大学理学院物理学系

2016年4月 - 2019年3月

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国名：日本国

備考：博士課程博士（理学）取得

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東京工業大学理工学研究科物性物理学専攻

2014年4月 - 2016年3月

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国名：日本国

備考：修士課程

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東京工業大学理学部物理学科

2010年4月 - 2014年3月

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所属学協会 1

日本物理学会

2014年1月 - 現在

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受賞 2

理研桜舞賞

2025年3月国立研究開発法人理化学研究所冷却原子気体を用いたスピン輸送の量子シミュレーション提案

関野裕太

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ポスター賞

2018年8月理研シンポジウム・iTHEMS研究会「熱場の量子論とその応用」 3体引力相互作用する1次元ボソンの量子液滴とその普遍性

関野裕太

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論文 14

Thermomagnetic Anomalies by Magnonic Criticality in Ultracold Atomic Transport 査読有り国際共著国際誌 Open Access

Sekino Y., Ominato Y., Tajima H., Uchino S., Matsuo M.

Physical Review Letters 133 巻 ( 16 ) 2024年10月

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担当区分：筆頭著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review Letters

We investigate thermomagnetic transport in an ultracold atomic system with two ferromagnets linked via a magnetic quantum point contact. Using the nonequilibrium Green's function approach, we show a divergence in spin conductance and a slowing down of spin relaxation that manifest in the weak effective-Zeeman-field limit. These anomalous spin dynamics result from the magnonic critical point at which magnons become gapless due to spontaneous magnetization. Our findings unveil untapped dynamics in ultracold atomic systems, opening new avenues in thermomagnetism.

DOI： 10.1103/PhysRevLett.133.163402

Open Access

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Exploring P0 3 superfluid in dilute spin-polarized neutron matter 査読有り国際共著国際誌

Tajima H., Funaki H., Sekino Y., Yasutake N., Matsuo M.

Physical Review C 108 巻 ( 5 ) 2023年11月

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記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review C

We explore the theoretical possibility of P03 neutron superfluid in dilute spin-polarized neutron matter, which may be relevant to the crust region of a magnetized neutron star. In such a dilute regime where the neutron Fermi energy is less than 1 MeV, the S01 neutron superfluid can be suppressed by a strong magnetic field of the compact star. In the low-energy limit relevant for dilute neutron matter, the P03 interaction is stronger than the P23 one which is believed to induce the triplet superfluid in the core. We present the ground-state phase diagram of dilute neutron matter with respect to the magnetic field and numerically estimate the critical temperature of the P03 neutron superfluid, which is found to exceed 107 K.

DOI： 10.1103/PhysRevC.108.L052802

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Dominant andreev reflection through nonlinear radio-frequency transport 査読有り国際誌 Open Access

Zhang T., Tajima H., Sekino Y., Uchino S., Liang H.

Communications Physics 6 巻 ( 1 ) 2023年4月

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記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Communications Physics

It is found that Andreev reflection provides a deterministic teleportation process at an ideal normal-superconductor interface, making it behave like an information mirror. However, it is challenging to control the Andreev reflection in a spatially-separated junction due to the mode mixing at the interface. We theoretically propose the laser-induced Andreev reflection between two-component Fermi superfluid and normal states without mode mixing via spatially-uniform Rabi couplings. By analyzing the tunneling current up to the fourth order, we find that the Andreev current exhibits unconventional non-Ohmic transport at zero temperature. The Andreev current gives the only contribution in the synthetic junction system at zero detunings regardless of the ratio of the chemical potential bias to the superfluid gap, which is in sharp contrast to that in conventional junctions. Our result may give a potential impact on theoretical and experimental study of quantum many-body phenomena, and also pave a way for understanding the black hole information paradox through the Andreev reflection as a quantum-information mirror.

DOI： 10.1038/s42005-023-01199-9

Open Access

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その他リンク： https://www.nature.com/articles/s42005-023-01199-9
Spin conductivity spectrum and spin superfluidity in a binary Bose mixture 査読有り国際誌 Open Access

Sekino Y., Tajima H., Uchino S.

Physical Review Research 5 巻 ( 2 ) 2023年4月

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担当区分：筆頭著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review Research

We investigate the spectrum of spin conductivity for a miscible two-component Bose-Einstein condensate (BEC) that exhibits spin superfluidity. By using the Bogoliubov theory, the regular part being the spin conductivity at finite ac frequency and the spin Drude weight characterizing the δ-function peak at zero frequency are analytically computed. We demonstrate that the spectrum exhibits a power-law behavior at low frequency, reflecting gapless density and spin modes specific to the binary BEC. At the phase transition points into immiscible and quantum-droplet states, the change in quasiparticle dispersion relations modifies the power law. In addition, the spin Drude weight becomes finite, indicating zero spin resistivity due to spin superfluidity. Our results also suggest that the Andreev-Bashkin drag density is accessible by measuring the spin conductivity spectrum.

DOI： 10.1103/physrevresearch.5.023058

Open Access

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その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevResearch.5.023058/fulltext
Optical spin conductivity in ultracold quantum gases 査読有り国際誌 Open Access

Sekino Y., Tajima H., Uchino S.

Physical Review Research 4 巻 ( 4 ) 頁： 043014 2022年10月

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担当区分：筆頭著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review Research

We show that the optical spin conductivity, which is a small ac response of a bulk spin current and elusive in condensed matter systems, can be measured in ultracold atoms. We demonstrate that this conductivity contains rich information on quantum states by analyzing experimentally achievable systems such as a spin-12 superfluid Fermi gas, a spin-1 Bose-Einstein condensate, and a Tomonaga-Luttinger liquid. The obtained conductivity spectra, which are absent in the Drude conductivity, reflect quasiparticle excitations and non-Fermi-liquid properties. Accessible physical quantities include the superfluid gap and the contact for the superfluid Fermi gas, gapped and gapless spin excitations as well as quantum depletion for the Bose-Einstein condensate, and the spin part of the Tomonaga-Luttinger liquid parameter elusive in cold-atom experiments. Unlike its mass transport counterpart, the spin conductivity serves as a probe applicable to clean atomic gases without disorder or lattice potentials. Our formalism can be generalized to various systems such as spin-orbit-coupled and nonequilibrium systems.

DOI： 10.1103/PhysRevResearch.4.043014

Open Access

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その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevResearch.4.043014/fulltext
Optical spin transport theory of spin-1/2 topological Fermi superfluids 査読有り国際誌 Open Access

Hiroyuki Tajima, Yuta Sekino, Shun Uchino

Physical Review B 105 巻 ( 6 ) 頁： 064508 2022年2月

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記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review B

We theoretically investigate optical (frequency-dependent) bulk spin transport properties in a spin-12 topological Fermi superfluid. We specifically consider a one-dimensional system with an interspin p-wave interaction, which can be realized in ultracold-atom experiments. Developing the BCS-Leggett theory to describe the BCS to Bose-Einstein condensate (BEC) evolution and the Z2 topological phase transition in this system, we show how the spin transport reflects these many-body aspects. We find that the optical spin conductivity, which is a small AC response of a spin current, shows the spin-gapped spectrum in the wide parameter region and the gap closes at the Z2 topological phase transition point. Moreover, the validity of the low-energy effective model of the Majorana zero mode is discussed along the BCS-BEC evolution in connection with the scale invariance at p-wave unitarity.

DOI： 10.1103/physrevb.105.064508

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その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevB.105.064508/fulltext
Mesoscopic spin transport between strongly interacting Fermi gases 査読有り国際誌 Open Access

Sekino Y., Tajima H., Uchino S.

Physical Review Research 2 巻 ( 2 ) 頁： 023152 2020年5月

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担当区分：筆頭著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review Research

We investigate a mesoscopic spin current for strongly interacting Fermi gases through a quantum point contact. Under the situation in which spin polarizations in the left and right reservoirs are the same in magnitude but opposite in sign, we calculate the contribution of quasiparticles to the current by means of the linear response theory and many-body T-matrix approximation. For a small spin-bias regime, the current in the vicinity of the superfluid transition temperature is strongly suppressed due to the formation of pseudogaps. For a large spin-bias regime where the gases become highly polarized, on the other hand, the current is affected by the enhancement of a minority density of states due to Fermi polarons. We also discuss the broadening of a quasiparticle peak associated with an attractive polaron at a large momentum, which is relevant to the enhancement.

DOI： 10.1103/PhysRevResearch.2.023152

Open Access

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Quantum droplet of one-dimensional bosons with a three-body attraction 査読有り国際誌 Open Access

Sekino Y., Nishida Y.

Physical Review A 97 巻 ( 1 ) 頁： 011602(R) 2018年1月

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担当区分：筆頭著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review A

Ultracold atoms offer valuable opportunities where interparticle interactions can be controlled at will. In particular, by extinguishing the two-body interaction, one can realize unique systems governed by the three-body interaction, which is otherwise hidden behind the two-body interaction. Here we study one-dimensional bosons with a weak three-body attraction and show that they form few-body bound states as well as a many-body droplet stabilized by the quantum mechanical effect. Their binding energies relative to that of three bosons are all universal and the ground-state energy of the dilute droplet is found to grow exponentially as EN/E3→exp(8N2/3π) with increasing particle number N1. The realization of our system with coupled two-component bosons in an optical lattice is also discussed.

DOI： 10.1103/physreva.97.011602

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その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevA.97.011602/fulltext
Thermomagnetic anomalies in quantum magnon transport caused by tunable junction geometries in cold atomic systems 査読有り国際共著国際誌

Sekino Y., Ominato Y., Tajima H., Uchino S., Matsuo M.

Physical Review A 111 巻 ( 3 ) 2025年3月

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担当区分：筆頭著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review A

We study magnon-driven spin and heat transport in a magnetic linear junction (MLJ) formed by two ferromagnets in optical lattices linked via linearly aligned bonds. Using the Schwinger-Keldysh formalism, we uncover that under weak effective Zeeman fields, where Bose-Einstein statistics of magnons dominate, magnonic criticality dramatically enhances spin and thermal conductances. These singular transport properties depend on the junction geometry, and the transport properties qualitatively differ between the linear junction in this paper and the point contact in our previous work. The quantum-enhanced conductances result in the breakdown of the magnonic Wiedemann-Franz (WF) law. In the classical regime at temperatures much lower than magnon energy gaps, we find that a magnonic Lorenz number becomes independent of temperature yet dependent on junction geometry, sharply contrasting with the universal WF law for Fermi liquids. We also find that the interface geometry of the MLJ decouples spin and heat relaxations between ferromagnets with decay times insensitive to temperature and effective Zeeman fields. These dynamics reveal junction-geometry-sensitive magnon transport distinct from Fermi liquids, paving the way for new avenues in thermomagnetic research leveraging the tunability of cold atomic systems.

DOI： 10.1103/physreva.111.033312

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その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevA.111.033312/fulltext
Non-Hermitian p -wave superfluid and effects of the inelastic three-body loss in a one-dimensional spin-polarized Fermi gas 査読有り国際誌 Open Access

Tajima H., Sekino Y., Inotani D., Dohi A., Nagataki S., Hayata T.

Physical Review Research 6 巻 ( 2 ) 2024年4月

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記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review Research

We theoretically investigate non-Hermitian p-wave Fermi superfluidity in one-dimensional spin-polarized Fermi gases which is relevant to recent ultracold atomic experiments. Considering an imaginary atom-dimer coupling responsible for the three-body recombination process in the Lindblad formalism, we discuss the stability of the superfluid state against the atomic loss effect. Within the two-channel non-Hermitian BCS-Eagles-Leggett theory, the atomic loss is characterized by the product of the imaginary atom-dimer coupling and the p-wave effective range. Our results indicate that for a given imaginary atom-dimer coupling, a smaller magnitude of the effective ranges of p-wave interaction is crucial for reaching the non-Hermitian p-wave Fermi superfluid state. Moreover, our theoretical framework for many-body systems with the three-body loss, which is inevitable in ultracold atoms, would promote further progress in non-Hermitian cold-atomic physics.

DOI： 10.1103/PhysRevResearch.6.023060

Open Access

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Conductivity of alternating spin currents in ultracold atomic gases 査読有り国際誌

Yuta Sekino, Shun Uchino, Hiroyuki Tajima

JPS conference proceedings 38 巻 2023年5月

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担当区分：筆頭著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）出版者・発行元：The Physical Society of Japan

収集根拠 : オンライン資料収集制度

DOI： 10.7566/jpscp.38.011019

CiNii Research

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Non-Hermitian topological Fermi superfluid near the p-wave unitary limit 査読有り国際誌

Hiroyuki Tajima, Yuta Sekino, Daisuke Inotani, Akira Dohi, Shigehiro Nagataki, Tomoya Hayata

Physical Review A 107 巻 ( 3 ) 頁： 033331 2023年3月

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記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review A

We discuss theoretically the non-Hermitian superfluid phase transition in one-dimensional two-component Fermi gases near the p-wave Feshbach resonance accompanied by the two-body loss associated with dipolar relaxation. We point out that this system gives us an opportunity to explore the interplay among various nontrivial properties such as universal thermodynamics at divergent p-wave scattering lengths, the topological phase transition at vanishing chemical potential, and the non-Hermitian Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) to Bose-Einstein condensate (BEC) transition, in a unified manner. In the BCS phase, the loss-induced superfluid-normal transition occurs when the exceptional point appears in the effective non-Hermitian Hamiltonian. In the BEC phase, the diffusive gapless mode can be regarded as a precursor of the instability of the superfluid state. Moreover, we show that the superfluid state is fragile against the two-body loss near the topological phase transition point.

DOI： 10.1103/PhysRevA.107.033331

Web of Science

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Field-theoretical aspects of one-dimensional Bose and Fermi gases with contact interactions 査読有り国際誌 Open Access

Sekino Y., Nishida Y.

Physical Review A 103 巻 ( 4 ) 頁： 043307 2021年4月

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担当区分：筆頭著者,　責任著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review A

We investigate local quantum field theories for one-dimensional (1D) Bose and Fermi gases with contact interactions, which are closely connected with each other by Girardeau's Bose-Fermi mapping. While the Lagrangian for bosons includes only a two-body interaction, a marginally relevant three-body interaction term is found to be necessary for fermions. Because of this three-body coupling, the three-body contact characterizing a local triad correlation appears in the energy relation for fermions, which is one of the sum rules for a momentum distribution. In addition, we apply in both systems the operator product expansion to derive large-energy and momentum asymptotics of a dynamic structure factor and a single-particle spectral density. These behaviors are universal in the sense that they hold for any 1D scattering length at any temperature. The asymptotics for the Tonks-Girardeau gas, which is a Bose gas with a hardcore repulsion, as well as the Bose-Fermi correspondence in the presence of three-body attractions are also discussed.

DOI： 10.1103/physreva.103.043307

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その他リンク： http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevA.103.043307/fulltext
Comparative study of one-dimensional Bose and Fermi gases with contact interactions from the viewpoint of universal relations for correlation functions 査読有り国際共著国際誌 Open Access

Sekino Y., Tan S., Nishida Y.

Physical Review A 97 巻 ( 1 ) 頁： 013621 2018年1月

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担当区分：筆頭著者記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Physical Review A

One-dimensional spinless Bose and Fermi gases with contact interactions have the close interrelation via Girardeau's Bose-Fermi mapping, leading to the correspondences in their energy spectra and thermodynamics. However, correlation functions are in general not identical between these systems. We derive in both systems the exact universal relations for correlation functions, which hold for any energy eigenstate and any statistical ensemble of the eigenstates with or without a trapping potential. These relations include the large-momentum behaviors of static structure factors and of momentum distributions as well as energy relations, which connect the sums of kinetic and interaction energies to the momentum distributions. The relations involve two- and three-body contacts, which are the integrals of local pair and triad correlations, respectively. We clarify how the relations for bosons and fermions differ and are connected with each other. In particular, we find that the three-body contact makes no contribution to the bosonic energy relation, but it plays a crucial role in the fermionic one. In addition, we compute the exact momentum distribution for any number of fermions in the unitary limit.

DOI： 10.1103/physreva.97.013621

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その他リンク： https://link.aps.org/article/10.1103/PhysRevA.97.013621

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講演・口頭発表等 52

Tunneling spin and heat transport in ultracold atomic systems 招待有り国際共著国際会議

Yuta Sekino

NCTS-iTHEMS Joint Workshop on Matters to Spacetime: Symmetries and Geometry 2024年8月29日 National Center for Theoretical Sciences

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開催年月日： 2024年8月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）

開催地：Taipei 国名：台湾
Application of operator product expansion to interacting Bose gas in 1+1 dimensions 招待有り国際会議

RIKEN-OIST mini Workshop 2019 Mathematical Condensed Matter Physics 2019年7月5日

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開催年月日： 2019年7月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）

開催地：沖縄科学技術大学院大学国名：日本国

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マグネター内クラスト領域における3P0中性子超流動の実現可能性

猪谷太輔, 田島裕之, 関野裕太, 土肥明, 長瀧重博

日本物理学会2026年春季大会 2026年3月25日

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開催年月日： 2026年3月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

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Tunneling spin and heat transport by magnons in ultracold atomic systems 国際共著

量子多体系におけるスピン自由度の織り成すダイナミクス 2025年10月29日

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開催年月日： 2025年10月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：大阪大学核物理研究センター国名：日本国

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Tunneling spin and heat transport in ultracold atomic systems 国際共著国際会議

2025 Tokyo-Beijing-Sendai Joint Workshop on Quantum Matter 2025年10月4日

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開催年月日： 2025年10月

記述言語：英語会議種別：ポスター発表

開催地：東北大学 TOKYO ELECTRON House of Creativity 国名：日本国

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Tunneling spin and heat transport by magnons in ultracold atomic systems 国際共著

熱場の量子論とその応用 2025年9月4日

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開催年月日： 2025年9月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：東京大学物性研究所国名：日本国

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その他リンク： https://www.riise.hiroshima-u.ac.jp/TQFT/presentation2025/
Anomalous tunneling transport of spin and heat by magnonic criticality 国際共著国際会議

56th Annual Meeting of the APS Division of Atomic, Molecular and Optical Physics (DAMOP 2025), Session: Optical Lattices I 2025年6月17日

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開催年月日： 2025年6月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オレゴン・コンベンション・センター国名：アメリカ合衆国

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マグノン臨界性に由来した異常量子トンネルスピン・熱輸送国際共著

関野裕太, 大湊友也, 田島裕之, 内野瞬, 松尾衛

日本物理学会 2025年春季大会 2025年3月19日

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開催年月日： 2025年3月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

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その他リンク： https://jps2025s.gakkai-web.net/data/html/program01.html
Thermomagnetic Anomalies by Magnonic Criticality in Ultracold Atomic Transport 国際共著国際会議

Yuta Sekino

ISSP Workshop: New Trends in Condensed Matter Theory 2024 2024年12月10日

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開催年月日： 2024年12月

記述言語：英語会議種別：ポスター発表

開催地：東京大学物性研究所国名：日本国

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その他リンク： https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/seminar/all2_en.html?pid=25254
中性子星NS 1987Aの将来観測を利用したクラスト内部の中性子超流動の調査

土肥明, 猪谷太輔, 関野裕太, 田島裕之, 長瀧重博

日本物理学会年次大会 2024年9月17日

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開催年月日： 2024年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：北海道大学札幌キャンパス国名：日本国

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Spin transport in cold-atomic systems 招待有り

東京理科大学二国研セミナー 2024年5月17日

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開催年月日： 2024年5月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）

開催地：東京理科大学国名：日本国

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Quantum simulation of tunneling spin and heat transport with ultracold atoms 国際共著国際会議

YITP Workshop: Quantum Simulation of Novel Phenomena with Ultracold Atoms and Molecules 2024年4月25日

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開催年月日： 2024年4月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：京都大学基礎物理学研究所国名：日本国

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Non-Hermitian p-wave superfluidity in ultracold Fermi gases 国際会議

Ultracold Atoms Japan 2024 2024年4月9日

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開催年月日： 2024年4月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：沖縄科学技術大学院大学 OIST Seaside House 国名：日本国

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ユニタリー極限近傍の非エルミートトポロジカルp波フェルミ超流動

田島裕之, 関野裕太, 猪谷太輔, 土肥明, 長瀧重博, 早田智也

日本物理学会2024年春季大会 2024年3月19日

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開催年月日： 2024年3月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

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その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/browse/jpsgaiyo/79.1/0/_contents/-char/ja?from=14
2成分Bose-Einstein凝縮体におけるスピンDrudeウェイトとAndreev-Bashkin効果

関野裕太, 田島裕之, 内野瞬

日本物理学会第78回年次大会 2023年9月16日

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開催年月日： 2023年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：東北大学（青葉山キャンパス・川内キャンパス）国名：日本国

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Spin conductivity spectrum in ultracold atomic gases 国際会議

54th Annual Meeting of the APS Division of Atomic, Molecular and Optical Physics (DAMOP 2023), Session: V: Cold Atoms and Complexity 2023年6月7日

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開催年月日： 2023年6月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン

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強磁場中の希薄中性子物質における3P0超流動国際共著

田島裕之, 舟木博志, 関野裕太, 安武伸俊, 松尾衛

京都ミーティング2023s 2023年5月28日

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開催年月日： 2023年5月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：理研iTHEMS SUURI-COOL（神戸）国名：日本国

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Optical spin conductivity in ultracold atomic gases

Kindai QPT seminar (Danshita group) 2022年9月28日

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開催年月日： 2022年9月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：近畿大学国名：日本国

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その他リンク： https://danshita.com/kindai-qpt-seminar-2/seminar-2022/
Optical spin conductivity in ultracold atomic gases

藤本・水島研究室セミナー 2022年9月26日

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開催年月日： 2022年9月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：大阪大学国名：日本国

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冷却原子気体における交流スピン伝導率

関野裕太

第4回冷却原子研究会「アトムの会」 2022年9月21日

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開催年月日： 2022年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：関西セミナーハウス国名：日本国

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冷却原子気体における交流スピン伝導率

関野裕太

基研研究会「熱場の量子論とその応用」 2022年9月20日

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開催年月日： 2022年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：京都大学基礎物理学研究所国名：日本国

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その他リンク： https://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/ws/2022/tqft2022/TQFT/presentation2022/sekino.pdf
2成分ボース・アインシュタイン凝縮体の交流スピン伝導率

関野裕太, 田島裕之, 内野瞬

日本物理学会 2022年秋季大会 2022年9月14日

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開催年月日： 2022年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：東京工業大学国名：日本国

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Conductivity of alternating spin currents in ultracold atomic gases 国際会議

29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29) 2022年8月20日

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開催年月日： 2022年8月

記述言語：英語会議種別：ポスター発表

開催地：札幌コンベンションセンター国名：日本国

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その他リンク： https://www.lt29.jp/pdf/program_0810.pdf
AC conductivity of spin in ultracold atomic gases 招待有り

Seminar in Condensed Matter Theory Laboratory (Furusaki group), RIKEN 2022年5月17日

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開催年月日： 2022年5月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）

開催地：理化学研究所和光地区国名：日本国

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冷却原子気体における光学スピン輸送II

関野裕太, 田島裕之, 内野瞬

日本物理学会第77回年次大会（2022年） 2022年3月15日

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開催年月日： 2022年3月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

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その他リンク： https://jps2022s.gakkai-web.net/data/html/program01.html
2体および3体相互作用する1次元スピンレスフェルミ系とボース・フェルミ対応の拡張

関野裕太, 西田祐介

日本物理学会2021年秋季大会 2021年9月20日

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開催年月日： 2021年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

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その他リンク： https://w4.gakkai-web.net/jps_search/2021au/data/html/program01.html
Spin transport in ultracold atomic gases 招待有り

Nishida group in Condensed-Matter Theory group, Tokyo Institute of Technology 2021年5月11日

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開催年月日： 2021年5月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）

開催地：東京工業大学国名：日本国

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Mesoscopic spin transport between strongly interacting Fermi gases 国際会議

APS March Meeting 2021 2021年3月16日

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開催年月日： 2021年3月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン

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冷却原子気体における光学スピン輸送

関野裕太, 田島裕之, 内野瞬

日本物理学会第76回年次大会（2021年） 2021年3月12日

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開催年月日： 2021年3月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

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Universal properties of resonantly interacting systems in one dimension from the few-body perspective 国際会議

The 8th Asia-Pacific Conference on Few-Body Problems in Physics 2021年3月2日

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開催年月日： 2021年3月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：金沢文化ホール国名：日本国

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その他リンク： https://www.rcnp.osaka-u.ac.jp/Divisions/np1-a/apfb2020/wp-content/uploads/2021/02/program-apfb_2021_0204_for_HP.pdf
強結合フェルミ原子気体におけるスピン輸送

関野裕太

第2回冷却原子研究会「アトムの会」 2020年9月28日

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開催年月日： 2020年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

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強結合フェルミ気体におけるメゾスコピックスピン輸送

関野裕太, 田島裕之, 内野瞬

日本物理学会2020年秋季大会 2020年9月9日

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開催年月日： 2020年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

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その他リンク： https://w4.gakkai-web.net/jps_search/2020au/data/html/program01.html
強結合フェルミ気体におけるメゾスコピックスピン輸送

関野裕太

KEK理論センター研究会「熱場の量子論とその応用」 2020年8月24日

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開催年月日： 2020年8月

記述言語：日本語会議種別：ポスター発表

開催地：オンライン国名：日本国

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その他リンク： https://www.riise.hiroshima-u.ac.jp/TQFT/presentation2020/24_02_sekino.pdf
Mesoscopic spin transport between strongly interacting Fermi gases 招待有り

Seminar in Hiyama Strangeness Nuclear Physics Laboratory, RIKEN 2020年5月27日

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開催年月日： 2020年5月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）

開催地：理化学研究所和光地区国名：日本国

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1次元ボース気体の動的相関関数

関野裕太, 西田祐介

日本物理学会第75回年次大会 2020年3月17日

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開催年月日： 2020年3月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：名古屋大学東山キャンパス（現地開催中止）国名：日本国

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One-dimensional Spin-polarized Fermi Gas near resonances 国際会議

APS March Meeting 2020 2020年3月2日

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開催年月日： 2020年3月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：デンバー, コロラド州（現地開催中止）

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Universal properties of resonantly interacting quantum systems in one spatial dimension

Unified Quantum Device Laboratory in Kochi University of Technology 2019年11月13日

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開催年月日： 2019年11月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：高知工科大学国名：日本国

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Universal properties of resonantly interacting quantum systems in one spatial dimension

Iida and Nakano group in Kochi University 2019年11月13日

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開催年月日： 2019年11月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：高知大学国名：日本国

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Quantum droplet of one-dimensional bosons with a three-body attraction 国際会議

The Fourth Kyoto-Beijing-Tokyo Workshop on Ultracold Atomic Gases 2019年10月2日

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開催年月日： 2019年9月 - 2019年10月

記述言語：英語会議種別：ポスター発表

開催地：京都大学益川ビルディング益川ホール国名：日本国

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共鳴相互作用する1次元量子系の普遍性

関野裕太

熱場の量子論とその応用2019 2019年9月2日

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開催年月日： 2019年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：京都大学基礎物理学研究所国名：日本国

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共鳴相互作用する1次元スピンレスフェルミ気体の場の量子論とその応用

関野裕太, 西田祐介

日本物理学会第74回年次大会 2019年3月15日

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開催年月日： 2019年3月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：九州大学伊都キャンパス国名：日本国

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その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/browse/jpsgaiyo/74.1/0/_contents/-char/ja?from=14
Comparative Study of One-Dimensional Bose and Fermi Gases with Contact Interactions 国際共著国際会議

APS March Meeting 2019 2019年3月4日

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開催年月日： 2019年3月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：ボストン・コンベンション＆エキシビションセンター国名：アメリカ合衆国

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Quantum droplet of one dimensional bosons with a three-body attraction

熱場の量子論とその応用 2018年8月28日

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開催年月日： 2018年8月

記述言語：英語会議種別：ポスター発表

開催地：理化学研究所大河内ホール国名：日本国

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その他リンク： https://www.riise.hiroshima-u.ac.jp/TQFT/presentation2018/shorttalk2018_1.pdf
Quantum droplet of one-dimensional bosons with a three-body attraction 国際会議

49th Annual Meeting of the APS Division of Atomic, Molecular and Optical Physics 2018年5月30日

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開催年月日： 2018年5月 - 2018年6月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：フォートローダーデール, フロリダ州国名：アメリカ合衆国

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Universal properties of resonantly interacting systems in one dimension 国際会議

Tokyo-Melbourne mini-workshop on ultra-cold atom theory 2018年4月25日

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開催年月日： 2018年4月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：理化学研究所和光地区国名：日本国

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3体引力相互作用する1次元ボソンの量子液滴とその普遍性

量子クラスターで読み解く物質の階層構造 2018年3月30日

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開催年月日： 2018年3月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：東京工業大学国名：日本国

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3体引力相互作用する1次元ボソンの量子液滴

関野裕太, 西田祐介

日本物理学会第73回年次大会 2018年3月22日

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開催年月日： 2018年3月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：東京理科大学野田キャンパス国名：日本国

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1次元p波フェルミ気体における3体コンタクトとエネルギー関係式

関野裕太, 西田祐介

日本物理学会第72回年次大会 2017年3月21日

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開催年月日： 2017年3月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：大阪大学豊中キャンパス国名：日本国

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Correlation functions of one-dimensional Bose and Fermi gases with contact interactions

Topological Material Science: The Second Annual Meeting

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開催年月日： 2016年12月

記述言語：英語会議種別：ポスター発表

開催地：東北大学片平キャンパスさくらホール国名：日本国

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接触型相互作用する1次元ボース原子気体およびフェルミ原子気体の相関関数

熱場の量子論とその応用 2016年8月23日

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開催年月日： 2016年8月

記述言語：英語会議種別：ポスター発表

開催地：理化学研究所和光地区国名：日本国

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その他リンク： https://www.riise.hiroshima-u.ac.jp/TQFT/html2016/tqft2016.html
Correlation functions of one-dimensional Bose and Fermi gases with contact interactions

CEMS Topical Meeting on Cold Atoms 2016年6月11日

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開催年月日： 2016年6月

記述言語：英語会議種別：ポスター発表

開催地：理化学研究所和光地区国名：日本国

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接触型相互作用する1次元ボース気体およびフェルミ気体の相関関数

関野裕太, 西田祐介

日本物理学会第71回年次大会 2016年3月21日

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開催年月日： 2016年3月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：東北学院大学国名：日本国

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その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/browse/jpsgaiyo/71.1/0/_contents/-char/ja?from=13

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科研費 2

冷却原子気体で探る量子スピン輸送現象国際共著

研究課題/研究課題番号：25K17351 2025年4月 - 2028年3月

日本学術振興会科学研究費助成事業若手研究

関野裕太

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担当区分：研究代表者資金種別：競争的資金

配分額：4810000円（直接経費：3700000円、間接経費：1110000円）
非平衡量子クラスター展開理論の構築と冷却原子気体での強相関非平衡現象への応用国際共著

研究課題/研究課題番号：19J01006 2019年4月 - 2022年3月

日本学術振興会科学研究費助成事業特別研究員奨励費特別研究員奨励費

関野裕太

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担当区分：研究代表者資金種別：競争的資金

配分額：4030000円（直接経費：3100000円、間接経費：930000円）

今年度は、主に強結合フェルミ原子気体のメゾスコピックスピン輸送の理論研究を行なった。具体的には、トンネルハミルトニアンの手法により、２つの強結合フェルミ気体を量子ポイントコンタクトで接合した場合の非平衡定常状態でのスピン輸送を解析した。線形応答理論とT行列近所を用いてフェルミ気体が常流動状態の場合でのスピン流を計算し、次の2つの主要結果を得た。
(1) スピンバイアスが小さく気体の温度が超流動転移温度近傍の場合には、バルクの状態密度に擬ギャップが形成される。その結果、相互作用がない場合と比ベて、スピン流は大幅に抑制されることが明らかになった。
(2) スピンバイアスが大きい場合、バルクのスピン偏極は大きくなりマイノリティースピンの自由度はフェルミポーラロンとして理解できる。バルクでのポーラロン励起状態の出現により、マイノリティースピンの状態密度が増大し、量子ポイントコンタクトを流れるスピン流の量も増すことが明らかになった。
擬ギャップやポーラロン状態は冷却原子気体のみならず、固体電子系において活発に議論されている量子多体系での重要な話題である。上記の我々の結果は、量子ポイントコンタクトでのスピン流測定実験が擬ギャップやポーラロン励起状態のプローブとして有用であることを提言している。上記の結果まとめた論文を論文誌に投稿し、現在査読中である。
また、採用前からの継続研究である1次元での強結合ボース原子気体・フェルミ原子気体の相関関数における普遍関係式の研究も引き続き行なった。この研究については、学会発表を4件、セミナーを3件、招待講義を１件行なった。

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担当経験のある科目 (本学以外) 3

Quantum Mechanics (English-based Undergraduate Program)

2025年6月 - 2025年7月（早稲田大学）

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科目区分：学部教養科目国名：日本国

This is an introductory course on quantum mechanics. Throughout the course, students will gain knowledge about how quantum mechanics began, and how we understand the quantum world today. Some practical applications and philosophical implications of quantum mechanics will be discussed in brief. Basic knowledge and skills in calculus are assumed for this course. Most classes will be conducted face to face. Some classes may be conducted via zoom.

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学術フロンティア講義数理科学の研究フロンティア：宇宙，物質，生命，情報（「マクロな量子現象とは何か？」を担当）

2022年7月（東京大学）

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科目区分：学部教養科目国名：日本国

本講義では，宇宙の起源，物質の起源，生命の進化，情報と人工知能などの現代科学のフロンティアを，最前線の若手研究者が数理科学という切り口で俯瞰する．授業担当教員がモデレータとなり，理化学研究所の若手研究者をゲストに招き，以下の話題を議論する．ゲスト氏名と話題は，宮﨑弘安「整数からはじめる抽象化」，菊地健吾「素粒子と場の概念」，岡田崇「生物進化はどのように進むのか？」，難波亮「宇宙のなりたちを物理する」，足立景亮「生物と物理をつなぐ相転移」，伊藤悦子「量子の世界を計算する」，関野裕太「マクロな量子現象とは何か？」である．

7/13 関野裕太「マクロな量子現象とは何か？」
私たちの身のまわりには，金属やゴム，半導体など様々な物質があふれています．原子が大量に集まったマクロな集合体である物質の性質を理解することは，物理学における重大テーマの一つです．また，比熱や電気抵抗などの物質特性の理解は工学的応用を考える上でも重要となります．金属比熱の温度特性や，電気抵抗なく電気が流れる現象である超伝導は，ニュートン力学の枠内では説明できない物質の性質であり，量子力学の影響がマクロな物理現象として現れる代表例です．本講義では，量子力学に基づいた統計力学（量子統計力学）という手法によって，様々な物質の性質がこれまでにどのように理解されてきたのかについて解説します．

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学術連携共同：数理科学の研究フロンティア（「マクロな量子現象とは何か？」を担当）

2022年7月（京都大学）

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科目区分：学部教養科目国名：日本国

授業の概要・目的
本講義では、宇宙の起源、物質の起源、生命の進化、情報と人工知能などの現代科学のフロンティアを、最前線の若手研究者が数理科学という切り口で俯瞰する。加えて、理化学研究所や理学研究科SACRAの若手研究者により講義を行い、講師と受講者で議論を行うことも目的としている。

授業内容
講義はリレー形式で全15回、フィードバックを含めて行う。本講義は東京大学との共通講義である。

第1回 4月6日宮崎弘安「整数からはじめる抽象化」1
第2回 4月13日宮崎弘安「整数からはじめる抽象化」2
第3回 4月20日菊地健吾「素粒子と場の概念」1
第4回 4月27日菊地健吾「素粒子と場の概念」2
第5回 5月11日岡田崇「生物進化はどのように進むのか？」1
第6回 5月18日岡田崇「生物進化はどのように進むのか？」2
第7回 5月25日難波亮「宇宙のなりたちを物理する」1
第8回 6月1日小林俊介「数理モデルとパターンダイナミクス」
第9回 6月8日難波亮「宇宙のなりたちを物理する」2
第10回 6月15日足立景亮「生物と物理をつなぐ相転移」1
第11回 6月22日足立景亮「生物と物理をつなぐ相転移」2
第12回 6月29日伊藤悦子「量子の世界を計算する」1
第13回 7月6日伊藤悦子「量子の世界を計算する」2
第14回 7月13日関野裕太「マクロな量子現象とは何か？」
第15回 7月20日フィードバック

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社会貢献活動 3

物理学者関野裕太さんインタビュー【後編】

役割：出演

篠崎菜穂子フリーアナウンサー篠崎菜穂子の「とかない数学」 youtube 2026年3月

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対象：小学生,　中学生,　高校生,　大学生

種別：インターネット

物理学者の関野裕太さんに量子コンピュータの研究や物理の魅力などをうかがいました。

＜関野裕太（せきのゆうた）さんプロフィール＞
理化学研究所数理創造研究センター (iTHEMS) 数理展開部門量子数理科学チーム特別研究員
理化学研究所開拓研究本部 (CPR) 濱崎非平衡量子統計力学理研白眉研究チーム特別研究員
東京工業大学博士号取得（理学）
理化学研究所日本学術振興会特別研究員、ABBL特別研究員として勤務
理化学研究所開拓研究本部 (CPR) 長瀧天体ビッグバン研究室特別研究員、iTHEMSにも兼任メンバーとして所属
2025年より現職
専門は物性物理学、冷却原子気体、量子シミュレーション

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物理学者関野裕太さんインタビュー【前編】

役割：出演

篠崎菜穂子フリーアナウンサー篠崎菜穂子の「とかない数学」 youtube 2026年3月

　詳細を見る

対象：小学生,　中学生,　高校生,　大学生

種別：インターネット

物理学者の関野裕太さんにご自身の研究内容や魅力、幼少の頃のお話などをうかがいました。

＜関野裕太（せきのゆうた）さんプロフィール＞
理化学研究所数理創造研究センター (iTHEMS) 数理展開部門量子数理科学チーム特別研究員
理化学研究所開拓研究本部 (CPR) 濱崎非平衡量子統計力学理研白眉研究チーム特別研究員
東京工業大学博士号取得（理学）
理化学研究所日本学術振興会特別研究員、ABBL特別研究員として勤務
理化学研究所開拓研究本部 (CPR) 長瀧天体ビッグバン研究室特別研究員、iTHEMSにも兼任メンバーとして所属
2025年より現職
専門は物性物理学、冷却原子気体、量子シミュレーション

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2025年度 ASCENT-6E 理化学研究所訪問

役割：講師,　助言･指導,　情報提供

理化学研究所数理創造研究センター（iTHEMS）、千葉大学ASCENT-6E Visit by ASCENT-6E high school students (2026) 理化学研究所和光キャンパス研究本館 435-437号室 2026年1月

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種別：セミナー・ワークショップ

千葉大学ASCENT-6Eプログラム受講生の理化学研究所訪問において、iTHEMSメンバーとして物理分野の研究紹介を行い、学生との昼食・ディスカッションを通じて研究内容や研究者のキャリアについて情報提供・助言を行った。

https://stella.e.chiba-u.jp/activity-report/1540/

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メディア報道 5

理研、量子シミュレータの実現につながる磁気の流れを生み出す機構を発見インターネットメディア

マイナビ TECH+（テックプラス）マイナビニュース TECH+ 2024年10月

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量子シミュレーターで探る磁気の臨界輸送現象インターネットメディア

理化学研究所クローズアップRIKEN 研究最前線 2025年4月

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量子シミュレーターを用いた磁気の臨界輸送現象に関する研究紹介・インタビュー記事。

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量子シミュレーターで探る磁気の臨界輸送現象会誌・広報誌

理化学研究所 RIKEN NEWS SPRING 2025 No.493, pp.12-13 2025年4月

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RIKEN NEWS「研究最前線」に掲載された、量子シミュレーターを用いた磁気の臨界輸送現象に関する研究紹介記事。

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極低温の原子気体で作る持続的な磁気の流れを発見インターネットメディア

理化学研究所研究成果（プレスリリース）プレスリリース 2024年10月

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Physical Review Lettersに掲載された研究成果に関する理化学研究所のプレスリリース。

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極低温の原子気体を用いて、減衰しにくい磁気の流れを生み出す機構を発見理化学研究所らインターネットメディア

dmenu マネー dmenu マネーニュース dmenu マネーニュース（fabcross配信） 2024年10月

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