スビル・サッチデフ

スビル・サッチデフ
生まれる	1961年12月2日 ニューデリー
母校	マサチューセッツ工科大学（学士） ハーバード大学（博士号）
知られている	サチデフ・イェ・キタエフモデル
受賞歴	ルロイ・アプカー賞(1982) スローンフェローシップ（1989） グッゲンハイムフェローシップ（2003） 米国科学アカデミー(2014) UNSW ディラック メダル(2015) ラース・オンサガー賞（2018） ICTPディラックメダル（2018） 王立協会（2023）
科学者としてのキャリア
フィールド	凝縮物質理論
論文	急冷金属のフラストレーションと秩序 （1985）
博士課程の指導教員	ネルソン博士
Webサイト	ハーバード大学

スビル・サッチデフはハーバード大学のハーシェル・スミス 物理学教授[ ^1]で、凝縮物質を専門としています。2014年に米国科学アカデミーに選出され、 2018年にアメリカ物理学会からラース・オンサガー賞、ICTPからディラック賞を受賞し、 2023年に王立協会ForMemRSの外国人会員に選出されました。2017～2019年のAnnual Review of Condensed Matter Physicsの共同編集者であり、^{[2] [3] 、2022年以降の}Reports on Progress in Physicsの編集長を務めています。

サチデフの研究は、量子エンタングルメントが自然システムのマクロな特性に与える影響を説明しています。彼は、量子物質の多様なエンタングルメント状態と、量子相転移付近でのそれらの動作の記述に多大な貢献をしてきました。これらの貢献の多くは実験、特に高温超伝導体の豊富な相図に関連しています。サチデフの研究は、特定の実験材料における量子エンタングルメントの性質と天体物理学的ブラックホールにおける量子エンタングルメントとの間の注目すべき関連性を明らかにし、これらの関連性はブラックホールのエントロピーと放射に関する新しい洞察につながっています。

• 王立協会外国人会員、2023年。引用：

Subir Sachdev は理論的な凝縮物質物理学の研究に多大な貢献をしてきました。彼の主な関心は量子磁性、量子臨界性、そしておそらく最も革新的なのは、ブラックホールの量子もつれの性質と物質内の強く相互作用する電子との関連です。

• インド科学アカデミー、ラマン会長、2023-24年。
• ジャック・ソルベイ国際物理学教授、国際ソルベイ研究所、ブリュッセル、2023年
• 2019年アメリカ芸術科学アカデミー会員に選出。^[4]
• インド科学アカデミー名誉会員、2019年。^[5]
• インド国立科学アカデミー外国人研究員、2019年。^[6]引用元:

スビル・サッチデフ教授は世界的に有名な凝縮物質理論家であり、強く相互作用する凝縮物質システムの理論に多くの独創的な貢献をしています。彼は量子相転移に近いシステムの研究の先駆者です。また、現代の量子物質の物理的特性とそれらの多粒子状態における量子エンタングルメントの性質との関係の探究の先駆者であり、量子物質のエンタングルメント状態の多様な多様性を解明しています。

• ディラック賞（国際理論物理学センター）、2018年。ダム・タン・ソン、シャオ・ガン・ウェンとともに「独自の学際的技術を導入し、強く相互作用する多体系における新たな相の理解に向けた独立した貢献」により受賞。^[7]引用：

スビル・サッチデフは、理論的な凝縮物質物理学の多くの分野に先駆的な貢献をしてきました。特に重要なのは、絶縁体、超伝導体、金属における量子臨界現象の理論、量子反強磁性体のスピン液体状態の理論、物質の分数相の理論、新しい脱閉じ込め相転移の研究、準粒子のない量子物質の理論、そして、非フェルミ液体の具体的なモデルを含む、ブラックホール物理学における先験的に無関係な問題へのこれらのアイデアの多くの応用です。

• 2018年、量子流体を含む理論統計物理学の優れた研究を表彰するラース・オンサガー賞（アメリカ物理学会）を受賞。 ^[8]引用：

量子相転移、量子磁性、分数スピン液体の理論への重要な貢献と、物理学界におけるリーダーシップに対して。

• 理論物理学の進歩に対するディラック賞（ニューサウスウェールズ大学）、2015年。^[9]引用：

ディラック賞は、強い相互作用をする凝縮系理論への数多くの独創的な貢献が認められ、サッチデフ教授に授与されました。その貢献には、臨界脱閉じ込めの概念や従来の対称性に基づくランダウ・ギンズバーグ・ウィルソンのパラダイムの崩壊を含む量​​子相転移、エキゾチックな「スピン液体」状態と分数状態の予測、銅酸化物材料における高温超伝導理論への応用などがあります。

• 2014年に米国科学アカデミーに選出された。^[10]引用元:

サッチデフは量子相転移近傍の凝縮系理論において画期的な進歩を遂げ、有限温度とT =0の両方でそのような系における静的および動的挙動の多様性を解明した。彼の著書「量子相転移」^[11]はこの分野の基本テキストである。

• アブドゥス・サラム国際理論物理学センター 特別講師、イタリア トリエステ、2014年。^[12]
• ヘンドリック・ローレンツ、ローレンツ研究所会長、2012年。^[13]
• ペリメーター理論物理学研究所名誉研究員、2009-2014年。^[14]
• ジョン・サイモン・グッゲンハイム記念財団フェロー、2003年。^[15]
• アメリカ物理学会フェロー 「量子相転移理論と相関電子材料への応用への貢献」により。^[16]
• アルフレッド・P・スローン財団フェロー、1989年2月。^[17]
• 1982年ルロイ・アプカー賞受賞者。^[18]

サッチデフは、バンガロールのセントジョセフ男子高等学校と、バンガロールのケンドリヤ・ヴィドゥヤラヤASCに通った。大学ではデリーのインド工科大学に1 年間通った。マサチューセッツ工科大学に編入し、物理学の学士号を取得した。ハーバード大学で理論物理学の 博士号を取得した。ベル研究所(1985–1987) とイェール大学 (1987–2005) で職を歴任し、イェール大学では物理学の教授を務めた後、ハーバードに戻り、現在はハーバード大学のハーシェル・スミス物理学教授を務めている。また、ペリメーター理論物理学研究所のセノバス・エナジー・ジェームズ・クラーク・マクスウェル理論物理学教授^[19]や、タタ基礎研究所のホーミ・J・バーバ博士教授^{[20] など}の客員職も務めた。彼は2019年からフラットアイアン研究所の客員研究員を務めており、 2024年からは国際理論物理学センターのミゲル・ビラソロ客員国際委員長を務めている。また、2018年からはインフォシス賞の物理科学審査員も務めている。^[21]

• サッチデフ、スビール（2011年4月7日）。量子相転移。ケンブリッジ大学出版局。ISBN 978-1-139-50021-0。
• ハートノル、ショーン A.、ルーカス、アンドリュー、サッチデフ、スビール（2018 年 3 月 16 日）。ホログラフィック量子物質。MIT プレス。ISBN 978-0-262-34802-7。
• サッチデフ、スビール（2023年4月13日）。『物質の量子相』ケンブリッジ大学出版局。ISBN 978-1-009-21269-4。

サチデフは、2次元反強磁性体における量子エンタングルメントの性質を研究し、1989年から1992年にかけて一連の論文でいくつかの重要なアイデアを紹介した。彼は量子臨界理論を展開し、非零温度における材料の実験的観察への影響を明らかにした。この文脈で、彼は粒子状励起を持たない金属における複雑な量子エンタングルメントの解けるモデルを提案した^[22] 。この拡張は現在、サチデフ・イェ・キタエフ（SYK）モデルと呼ばれている。これらの研究は、不純物誘起無秩序の存在下での金属の量子相転移の理論と、高温超伝導を示す銅酸化物材料を含むさまざまな相関電子材料に適用されるストレンジメタルの普遍理論^[23]につながった。これらの理論により、これらの材料の「擬ギャップ」相の多くの不可解な特徴も解決された。 SYKモデルとブラックホールの量子もつれ構造の関係は、サッチデフ^[24]によって初めて提案され、この関係はブラックホールの量子理論の広範な発展につながりました。

複雑な量子エンタングルメントの極端な例は、準粒子励起のない物質の金属状態で発生し、しばしばストレンジメタルと呼ばれます。このような金属は、超伝導の最高転移温度を超える高温超伝導体には必ず存在します。ストレンジ金属性と超伝導は、準粒子励起のない物質の根底にある量子臨界状態の現れです。驚くべきことに、現代の材料に含まれるストレンジメタルの量子物理学（卓上実験で研究可能）と、天体物理学のブラックホール付近の量子エンタングルメントの間には密接なつながりがあります。

この関係は、ストレンジメタルの定義特性である準粒子の不在についてもっと注意深く考えることで、最も明確にわかる。実際には、量子物質の状態を考えると、準粒子の存在を完全に排除することは難しい。特定の摂動が単一の準粒子励起を生成しないことは確認できるが、基礎となる電子が非局所的に絡み合ったエキゾチックな準粒子を生成する可能性のある非局所演算子を排除することはほぼ不可能である。量子相転移の理論を用いて、サッチデフは^{[11] [25]、}代わりに、システムが一般的な外部摂動に応じて量子位相コヒーレンスを失う速度、または局所熱平衡に達する速度を調べる方が良いと主張した。準粒子が存在する場合、励起された準粒子が互いに衝突する間、位相がずれるのに長い時間がかかる。対照的に、準粒子のない状態は、可能な限り最短時間で局所熱平衡に達し、その値は（プランク定数）/（（ボルツマン定数）×（絶対温度）のオーダーで制限される）。^[11]サチデフは、ストレンジメタルの解けるモデル（その変種は現在、サチデフ・イェ・キタエフ（SYK）モデルと呼ばれている）^{[22] [ 26 ]を提案し、このモデルは}量子カオスに達する時間のこのような制限を飽和させることが示された。^[28]

これで、ブラックホールの量子論との関連づけが可能になった。一般的に、ブラックホールも熱平衡化し、(プランク定数)/((ボルツマン定数) x (絶対温度))の順序の時間で量子カオスに達する^{[29] [30]} 。ここで、絶対温度はブラックホールのホーキング温度である。また、準粒子のない量子物質とのこの類似性は偶然の一致ではない。Sachdevは^[24]、 SYKモデルは4次元時空の荷電ブラックホールの低エネルギー物理にホログラフィックにマッピングされると主張した。また、この関連で重要なのは、温度ゼロの極限では、荷電ブラックホールのエントロピーは地平線面積に比例してゼロではないという事実と、SYKモデルのエントロピー密度がゼロではないという事実である。^{[31]実際、SYKモデルは指数関数的に大きな基底状態の縮退}なしにゼロ温度エントロピー密度がゼロにならないことを示す最初のモデルであり、ホログラフィックマッピングは荷電ブラックホールがこの特徴を共有していることを示唆した。

また、この関連性の鍵となるのは、荷電ブラックホールはゼロ温度の限界で非ゼロのエントロピーを持つという事実であり、これはSYKモデルでも、大きなサイズ限界の後にゼロ温度限界をとった場合に当てはまる。^[31]

サッチデフと共同研究者による量子臨界に関するこれらの研究やその他の関連研究は、電子量子物質の特性やブラックホールからのホーキング放射の性質に関する貴重な洞察につながった。重力双対とSYKモデルに関連する可解モデルは、高温超伝導体やその他の化合物における量子相転移のより現実的なモデルの発見につながった。不純物存在下での金属の量子遷移理論の進歩は、広範囲の相関電子化合物に適用されるストレンジメタルの普遍理論につながった。このような予測^{[32] [23]は、}グラフェン^{[33] [34]}や銅酸化物超伝導体の実験と結びついている。^[35] SYKモデルは、4次元時空における非超対称荷電ブラックホールの低エネルギー量子状態の密度を計算する上で重要な役割を果たしており、^{[36] [37]}蒸発ブラックホールのエンタングルメントエントロピーのペイジ曲線の進歩をテストするための基礎となるハミルトニアンシステムを提供しています。^[38]

サッチデフは、分数化とゲージ場の出現、および準粒子の不在を特徴とする臨界量子スピン液体の理論も開発しました。このようなスピン液体は、銅酸化物超伝導体の理論で重要な役割を果たします。

PW アンダーソンは、^モット絶縁体が反強磁性体を実現し、時間反転対称性を破ることなくスピン励起とのエネルギーギャップを持つ共鳴価電子結合(RVB) または量子スピン液体状態を形成できると提案しました [39] 。このような RVB 状態は、分数スピン 1/2 などの分数量子数の励起を持つと推測されました。このような RVB 基底状態の存在と分数励起の非閉じ込めは、 Z ₂ゲージ理論との関連で、リードとサッチデフ^[40]およびウェン^[41]によって初めて確立されました。サッチデフは、RVB 状態が奇Z ₂ゲージ理論であることを示した最初でもあります。^{[42] [43] [44]}奇数 Z ₂スピン液体は、各格子サイトに背景 Z ₂電荷を持っています（同様に、x方向とy方向の移動は、Z _{2ゲージフラックスに関連付けられた状態の超選択セクター（} mセクターとも呼ばれる）で互いに反交換します）。サッチデフは、半整数スピンを持つ反強磁性体が奇数 Z _{2スピン液体を形成し、整数スピンを持つ反強磁性体が偶数 Z 2}スピン液体を形成することを示しました。この理論を使用して、エニオン励起の対称変換に対する制約を含む、RVB 状態のさまざまな普遍的な特性が理解されました。サッチデフはまた、近接量子相への制限とそれらへの量子相転移の性質を含む、RVB 状態の閉じ込め遷移に関する多くの結果を得ました。

_{Z 2}量子スピン液体の位相秩序（すなわち、2 次元多様体上の基底状態の縮退）とエニオンは、後に量子ビットデバイスにおける量子エラー訂正で重要な役割を果たす、解けるトーリックコードモデルで登場したものと同一です。

Z _{2スピン液体は、}カゴメ格子上のスピンモデルの基底状態であり、相関電子材料や捕捉されたリュードベリ原子の配列に関する実験に関連付けられています。

• 2021 年 6 月 11 日、デイビッド・ツィラーによるスビル・サッチデフへのインタビュー、アメリカ物理学会ニールス・ボーア図書館およびアーカイブ、メリーランド州カレッジパーク、米国
• 公式サイト
• arXivの出版物リスト
• Google Scholarにインデックスされた Subir Sachdev の出版物
• ビデオ講義のある Subir Sachdev の YouTube チャンネル