東北大学研究者紹介

研究者詳細

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オザワ　トモキ

小澤　知己

Tomoki Ozawa

所属

高等研究機構材料科学高等研究所　材料物理グループ

職名

教授

学位

Ｐｈ．Ｄ．（イリノイ大学）
Ｍ．Ｓ．（イリノイ大学）

researchmap

https://researchmap.jp/oz_tomoki

J-GLOBAL ID

201801004142433226

経歴 9

2025年4月～継続中

東北大学　材料科学高等研究所　副所長
2024年4月～継続中

東北大学　材料科学高等研究所　教授
2020年2月～ 2024年3月

東北大学　材料科学高等研究所　准教授
2019年10月～ 2022年3月

科学技術振興機構さきがけ研究者（兼任）
2018年4月～ 2020年1月

理化学研究所　数理創造プログラム　上級研究員
2018年1月～ 2018年3月

ブリュッセル自由大学　複雑系物理グループ　博士研究員
2015年4月～ 2017年12月

トレント大学 BECセンター　シニア博士研究員
2012年9月～ 2015年3月

トレント大学 BECセンター　博士研究員
2012年6月～ 2012年8月

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校　物理学科　博士研究員

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学歴 2

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校大学院　物理学科

2006年8月～ 2012年5月
東京大学　理学部　物理学科

2002年4月～ 2006年3月

委員歴 2

トヨタコンポン研究所　研究アドバイザー

2024年4月～継続中
アメリカ物理学会　Editorial Board Member for Physical Review A

2023年1月～ 2025年12月

所属学協会 2

アメリカ物理学会
日本物理学会

研究キーワード 5

トポロジカル物性
フォトニクス
冷却原子系
原子・分子・光物理学
凝縮系理論

研究分野 2

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

受賞 11

丸文研究奨励賞

2024年3月　丸文財団
晝馬輝夫光科学賞

2024年3月　光科学技術研究振興財団
Asian Young Scientist Fellowship

2023年10月
東北大学ディスティングイッシュトリサーチャー

2021年5月　東北大学
科学技術分野の文部科学大臣表彰若手科学者賞

2021年4月　文部科学省
第15回若手奨励賞（領域１）

2021年3月　日本物理学会
桜舞賞（研究奨励賞）

2020年3月　理化学研究所
Outstanding Referee

2017年　アメリカ物理学会
Vijay R. Pandharipande Prize in Nuclear Physics

2012年　イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校
Excellence in Teaching Award

2010年　イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校
Excellence in Teaching Award

2006年　イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校

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論文 81

Geometric contribution to adiabatic amplification in non-Hermitian systems 査読有り

Tomoki Ozawa, Henning Schomerus

Physical Review Research　7　(1)　2025年2月18日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevresearch.7.013173 　

eISSN：2643-1564

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Concepts from non-Hermitian quantum mechanics have proven useful in understanding and manipulating a variety of classical systems, such as those encountered in optics, classical mechanics, and metamaterial design. Recently, the non-Hermitian analog of the Berry phase for adiabatic processes was experimentally measured. In non-Hermitian systems, the Berry phase can have an imaginary part, which contributes to the amplification or decay of the total wave intensity. When the imaginary part of the Berry curvature is zero, this geometric amplification factor is determined solely by the initial and final points of the adiabatic path in parameter space, and it does not depend on how these points are connected by the path. We list classes of non-Hermitian Hamiltonians where this path independence is guaranteed by suitable symmetries, and we find that, for some of these classes, the amplification factor can be written only in terms of the Petermann factors of the initial and final points. Our result can, in turn, be used to experimentally obtain the Petermann factor by observing how the norm of the wave function changes under adiabatic processes. We validate our theory using a couple of concrete examples of physical relevance. Published by the American Physical Society 2025
Interaction-driven breakdown of Aharonov–Bohm caging in flat-band Rydberg lattices 査読有り

Tao Chen, Chenxi Huang, Ivan Velkovsky, Tomoki Ozawa, Hannah Price, Jacob P. Covey, Bryce Gadway

Nature Physics　21　(2)　221-227　2025年1月10日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1038/s41567-024-02714-7 　

ISSN：1745-2473

eISSN：1745-2481

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Abstract Flat bands in condensed matter systems can host emergent states of matter, from insulating states in twisted bilayer graphene to fractionalized excitations in frustrated magnets and quantum Hall materials. A key phenomenon in certain flat-band systems is Aharonov–Bohm caging, where particles become localized due to destructive interference caused by gauge fields. Here we report on the experimental realization of highly tunable flat-band models populated by strongly interacting Rydberg atoms. By employing synthetic dimensions, we engineer a flat-band rhombic lattice with twisted boundaries and explore the control of Aharonov–Bohm caging during non-equilibrium dynamics through a tunable gauge field. Microscopic measurements of Rydberg pairs reveal the interaction-driven breakdown of Aharonov–Bohm caging in the limit of strong dipolar interactions, where lattice bands mix. In the limit of weak interactions, where caging persists, we observe effective magnetism arising from the interaction-driven mixing of degenerate flat-band states. These observations offer insights into emergent phenomena in synthetic quantum materials and expand our understanding of quantum many-body physics in engineered lattice systems.
Relating the Hall conductivity to the many-body Chern number using Fermi’s Golden rule and Kramers–Kronig relations 査読有り

Nathan Goldman, Tomoki Ozawa

Comptes Rendus. Physique　25　(G1)　289-302　2024年9月5日
出版者・発行元： Cellule MathDoc/Centre Mersenne
DOI： 10.5802/crphys.191 　

eISSN：1878-1535
Uniqueness of Landau levels and their analogs with higher Chern numbers 査読有り

Bruno Mera, Tomoki Ozawa

Physical Review Research　6　(3)　2024年9月3日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevresearch.6.033238 　

eISSN：2643-1564

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Landau levels are the eigenstates of a charged particle in two dimensions under a magnetic field and are at the heart of the integer and fractional quantum Hall effects, which are two prototypical phenomena showing topological features. Following recent discoveries of fractional quantum Hall phases in van der Waals materials, there is a rapid progress in understanding of the precise condition under which the fractional quantum Hall phases can be stabilized. It is now understood that the key to obtaining the fractional quantum Hall phases is the energy band whose eigenstates are holomorphic functions in both real and momentum space coordinates. Landau levels are indeed examples of such energy bands with an additional special property of having flat geometrical features. In this paper, we prove that, in fact, the only energy eigenstates having holomorphic wave functions with a flat geometry are the Landau levels and their higher Chern number analogs. Since it has been known that any holomorphic eigenstates can be constructed from the ones with a flat geometry such as the Landau levels, our uniqueness proof of the Landau levels allows one to construct any possible holomorphic eigenstate with which the fractional quantum Hall phases can be stabilized. Published by the American Physical Society 2024
Bulk-entanglement spectrum correspondence in PT- and PC-symmetric topological insulators and superconductors 査読有り

Ryo Takahashi, Tomoki Ozawa

Physical Review Research　6　(3)　2024年8月21日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevresearch.6.033192 　

eISSN：2643-1564

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In this study, we discuss a type of bulk-boundary correspondence, which holds for topological insulators and superconductors when the parity-time (PT) and/or parity-particle-hole (PC) symmetry are present. In these systems, even when the bulk topology is nontrivial, the edge spectrum is generally gapped, and thus the conventional bulk-boundary correspondence does not hold. We find that, instead of the edge spectrum, the single-particle entanglement spectrum becomes gapless when the bulk topology is nontrivial: i.e., the holds in PT- and/or PC-symmetric topological insulators and superconductors. After showing the correspondence using K-theoretic approach, we provide concrete models for each symmetry class up to three dimensions where nontrivial topology because of PT and/or PC is expected. An implication of our results is that, when the bulk topology under PT and/or PC symmetry is nontrivial, the noninteracting many-body entanglement spectrum is multiply degenerate in one dimension and is gapless in two or higher dimensions. Published by the American Physical Society 2024
Mean-chiral displacement in coherently driven photonic lattices and its application to synthetic frequency dimensions 査読有り

Greta Villa, Iacopo Carusotto, Tomoki Ozawa

Communications Physics　7　(1)　2024年7月17日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1038/s42005-024-01727-1 　

eISSN：2399-3650

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Abstract Characterizing topologically nontrivial photonic lattices by measuring their topological invariants is crucial in topological photonics. In conservative one-dimensional systems, a widely used observable to extract the winding number is the mean-chiral displacement. In many realistic photonic systems, however, losses can hardly be avoided, and little is known on how one can extend the mean-chiral displacement to a driven-dissipative context. Here we theoretically propose an experimentally viable method to directly detect the topological winding number of one-dimensional chiral photonic lattices. The method we propose is a generalization of the mean-chiral displacement to a driven-dissipative context with coherent illumination. By integrating the mean-chiral displacement of the steady state over the pump light frequency, one can obtain the winding number with a correction of the order of the loss rate squared. We demonstrate that this method can be successfully applied to lattices along synthetic frequency dimensions.
Reconfigurable synthetic dimension frequency lattices in an integrated lithium niobate ring cavity 査読有り

Hiep X. Dinh, Armandas Balčytis, Tomoki Ozawa, Yasutomo Ota, Guanghui Ren, Toshihiko Baba, Satoshi Iwamoto, Arnan Mitchell, Thach G. Nguyen

Communications Physics　7　(1)　2024年6月11日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1038/s42005-024-01676-9 　

eISSN：2399-3650

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Abstract Harnessing non-spatial properties of photons as if they represent an additional independent coordinate underpins the emerging synthetic dimension approach. It enables probing of higher-dimensional physical models within low-dimensional devices, such as on a planar chip where this method is relatively nascent. We demonstrate an integrated thin-film lithium niobate ring resonator that, under dynamic modulation, simulates a tight-binding model with its discrete frequency modes representing lattice sites. Inter-mode coupling, and the simulated lattice geometry, can be reconfigured by controlling the modulating signals. Up to a quasi-3D lattice connectivity with controllable gauge potentials has been achieved by simultaneous synchronized nearest-, second- and third-nearest-neighbor coupling, and verified by acquiring synthetic band structures. Development of synthetic frequency dimension devices in the thin-film lithium niobate photonic integration platform is a key step in increasing the complexity of topological models achievable on a chip, combining efficient electro-optic mode coupling with non-linear effects for long-range mode interactions.
Two-dimensional lattice with an imaginary magnetic field 査読有り

Tomoki Ozawa, Tomoya Hayata

Physical Review B　109　(8)　2024年2月8日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevb.109.085113 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Density Dependent Gauge Field Inducing Emergent Su-Schrieffer-Heeger Physics, Solitons, and Condensates in a Discrete Nonlinear Schrödinger Equation 査読有り

W. N. Faugno, Mario Salerno, Tomoki Ozawa

Physical Review Letters　132　(2)　2024年1月8日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevlett.132.023401 　

ISSN：0031-9007

eISSN：1079-7114
Drude weight and the many-body quantum metric in one-dimensional Bose systems 査読有り

G. Salerno, T. Ozawa, P. Törmä

Physical Review B　108　(14)　2023年10月11日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevb.108.l140503 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Measuring the adiabatic non-Hermitian Berry phase in feedback-coupled oscillators 査読有り

Yaashnaa Singhal, Enrico Martello, Shraddha Agrawal, Tomoki Ozawa, Hannah Price, Bryce Gadway

Physical Review Research　5　(3)　2023年8月24日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevresearch.5.l032026 　

eISSN：2643-1564
Bulk-edge correspondence of Stiefel-Whitney and Euler insulators through the entanglement spectrum and cutting procedure 査読有り

Ryo Takahashi, Tomoki Ozawa

Physical Review B　108　(7)　2023年8月11日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevb.108.075129 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Edge-to-edge topological spectral transfer in diamond photonic lattices 査読有り

Gabriel Cáceres-Aravena, Bastián Real, Diego Guzmán-Silva, Paloma Vildoso, Ignacio Salinas, Alberto Amo, Tomoki Ozawa, Rodrigo A. Vicencio

APL Photonics　8　(8)　2023年8月1日
出版者・発行元： AIP Publishing
DOI： 10.1063/5.0153770 　

eISSN：2378-0967

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The transfer of information between topological edge states is a robust way of spatially manipulating spatial states in lattice environments. This method is particularly efficient when the edge modes are kept within the topological gap of the lattice during the transfer. In this work, we show experimentally the transfer of photonic modes between topological edge states located at opposite ends of a dimerized one-dimensional photonic lattice. We use a diamond lattice of coupled waveguides and show that the topological transfer is insensitive to the presence of a high density of states in the form of a flat band at an energy close to that of the edge states and prevails in the presence of a hopping impurity. We explore the dynamics in the waveguide lattice using a wavelength-scan method, where different input wavelengths translate into different effective lattice lengths. Our results offer an alternative way to the implementation of efficient transfer protocols based on active driving mechanisms.
Synthetic mechanical lattices with synthetic interactions 査読有り

Ritika Anandwade, Yaashnaa Singhal, Sai Naga Manoj Paladugu, Enrico Martello, Michael Castle, Shraddha Agrawal, Ellen Carlson, Cait Battle-McDonald, Tomoki Ozawa, Hannah M. Price, Bryce Gadway

Physical Review A　108　(1)　2023年7月28日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physreva.108.012221 　

ISSN：2469-9926

eISSN：2469-9934
Coexistence of stable and unstable population dynamics in a nonlinear non-Hermitian mechanical dimer 査読有り

Enrico Martello, Yaashnaa Singhal, Bryce Gadway, Tomoki Ozawa, Hannah M. Price

Physical Review E　107　(6)　2023年6月26日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physreve.107.064211 　

ISSN：2470-0045

eISSN：2470-0053
人工量子系の物性物理とトポロジカル物性招待有り

小澤知己

第67回物性若手夏の学校講義ノート　188　2023年2月
Singular-connection approach to topological phases and resonant optical responses 査読有り

Bruno Mera, Tomoki Ozawa

Physical Review B　106　(24)　2022年12月20日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevb.106.245134 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Quantum Fisher information measurement and verification of the quantum Cramér–Rao bound in a solid-state qubit 査読有り

Min Yu, Yu Liu, Pengcheng Yang, Musang Gong, Qingyun Cao, Shaoliang Zhang, Haibin Liu, Markus Heyl, Tomoki Ozawa, Nathan Goldman, Jianming Cai

npj Quantum Information　8　(1)　2022年12月
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1038/s41534-022-00547-x 　

eISSN：2056-6387

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Abstract The quantum Cramér–Rao bound sets a fundamental limit on the accuracy of unbiased parameter estimation in quantum systems, relating the uncertainty in determining a parameter to the inverse of the quantum Fisher information. We experimentally demonstrate near saturation of the quantum Cramér–Rao bound in the phase estimation of a solid-state spin system, provided by a nitrogen-vacancy center in diamond. This is achieved by comparing the experimental uncertainty in phase estimation with an independent measurement of the related quantum Fisher information. The latter is independently extracted from coherent dynamical responses of the system under weak parametric modulations, without performing any quantum-state tomography. While optimal parameter estimation has already been observed for quantum devices involving a limited number of degrees of freedom, our method offers a versatile and powerful experimental tool to explore the Cramér–Rao bound and the quantum Fisher information in systems of higher complexity, as relevant for quantum technologies.
Interaction-Induced Non-Hermitian Topological Phases from a Dynamical Gauge Field 査読有り

W. N. Faugno, Tomoki Ozawa

Physical Review Letters　129　(18)　2022年10月24日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevlett.129.180401 　

ISSN：0031-9007

eISSN：1079-7114
Roadmap on topological photonics 査読有り

Hannah Price, Yidong Chong, Alexander Khanikaev, Henning Schomerus, Lukas J Maczewsky, Mark Kremer, Matthias Heinrich, Alexander Szameit, Oded Zilberberg, Yihao Yang, Baile Zhang, Andrea Alù, Ronny Thomale, Iacopo Carusotto, Philippe St-Jean, Alberto Amo, Avik Dutt, Luqi Yuan, Shanhui Fan, Xuefan Yin, Chao Peng, Tomoki Ozawa, Andrea Blanco-Redondo

Journal of Physics: Photonics　4　(3)　032501-032501　2022年7月1日
出版者・発行元： IOP Publishing
DOI： 10.1088/2515-7647/ac4ee4 　

eISSN：2515-7647

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Abstract Topological photonics seeks to control the behaviour of the light through the design of protected topological modes in photonic structures. While this approach originated from studying the behaviour of electrons in solid-state materials, it has since blossomed into a field that is at the very forefront of the search for new topological types of matter. This can have real implications for future technologies by harnessing the robustness of topological photonics for applications in photonics devices. This roadmap surveys some of the main emerging areas of research within topological photonics, with a special attention to questions in fundamental science, which photonics is in an ideal position to address. Each section provides an overview of the current and future challenges within a part of the field, highlighting the most exciting opportunities for future research and developments.
Band structures under non-Hermitian periodic potentials: Connecting nearly-free and bi-orthogonal tight-binding models 査読有り

Ken Mochizuki, Tomoki Ozawa

Physical Review B　105　(17)　2022年5月19日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevb.105.174108 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Synthetic dimension band structures on a Si CMOS photonic platform 査読有り

Armandas Balčytis, Tomoki Ozawa, Yasutomo Ota, Satoshi Iwamoto, Jun Maeda, Toshihiko Baba

Science Advances　8　(4)　2022年1月28日
出版者・発行元： American Association for the Advancement of Science (AAAS)
DOI： 10.1126/sciadv.abk0468 　

eISSN：2375-2548

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Synthetic dimensions, which simulate spatial coordinates using nonspatial degrees of freedom, are drawing interest in topological science and other fields for modeling higher-dimensional phenomena on simple structures. We present the first realization of a synthetic frequency dimension on a silicon ring resonator integrated photonic device fabricated using a CMOS process. We confirm that its coupled modes correspond to a one-dimensional tight-binding model through acquisition of up to 280-GHz bandwidth optical frequency comb-like spectra and by measuring synthetic band structures. Furthermore, we realized two types of gauge potentials along the frequency dimension and probed their effects through the associated band structures. An electric field analog was produced via modulation detuning, whereas effective magnetic fields were induced using synchronized nearest- and second nearest–neighbor couplings. Creation of coupled mode lattices and two effective forces on a monolithic Si CMOS device represents a key step toward wider adoption of topological principles.
Author Correction: Lasing in topological edge states of a one-dimensional lattice

P. St-Jean, V. Goblot, E. Galopin, A. Lemaître, T. Ozawa, L. Le Gratiet, I. Sagnes, J. Bloch, A. Amo

Nature Photonics　15　(11)　862-862　2021年7月7日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1038/s41566-021-00846-3 　

ISSN：1749-4885

eISSN：1749-4893
Photonic Topological Materials: feature introduction 招待有り

Tomoki Ozawa, Ramy El-Ganainy, Alberto Amo

Optical Materials Express　11　(6)　1592-1592　2021年6月1日
出版者・発行元： The Optical Society
DOI： 10.1364/ome.430428 　

ISSN：2159-3930

eISSN：2159-3930
Spatial and spectral mode-selection effects in topological lasers with frequency-dependent gain 査読有り

Secl{\`i}, M., Ozawa, T., Capone, M., Carusotto, I.

APL Photonics　6　(5)　050803-050803　2021年5月1日
出版者・発行元： AIP Publishing
DOI： 10.1063/5.0041124 　

ISSN：2378-0967

eISSN：2378-0967
Artificial magnetic field for synthetic quantum matter without dynamical modulation 査読有り

Ozawa, T.

Physical Review A　103　(3)　2021年3月19日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/PhysRevA.103.033318 　

ISSN：2469-9934 2469-9926

eISSN：2469-9934
Relations between topology and the quantum metric for Chern insulators 査読有り

Ozawa, T., Mera, B.

Physical Review B　104　(4)　2021年

DOI： 10.1103/PhysRevB.104.045103 　

ISSN：2469-9969 2469-9950
Engineering geometrically flat Chern bands with Fubini-Study Kähler structure 査読有り

Mera, B., Ozawa, T.

Physical Review B　104　(11)　2021年

DOI： 10.1103/PhysRevB.104.115160 　

ISSN：2469-9969 2469-9950
Kähler geometry and Chern insulators: Relations between topology and the quantum metric KÄHLER GEOMETRY and CHERN INSULATORS: ... BRUNO MERA and TOMOKI OZAWA 査読有り

Mera, B., Ozawa, T.

Physical Review B　104　(4)　2021年

DOI： 10.1103/PhysRevB.104.045104 　

ISSN：2469-9969 2469-9950
Erratum: Photonic topological materials feature issue (Optical Materials Express (2021) 11:4 (1119) DOI: 10.1364/OME.427194)

Amo, A., Ozawa, T., El-Ganainy, R.

Optical Materials Express　11　(5)　1410-1410　2021年

DOI： 10.1364/OME.11.001410 　

ISSN：2159-3930
Direct observation of photonic Landau levels and helical edge states in strained honeycomb lattices 査読有り

Jamadi, O., Rozas, E., Salerno, G., Mili?evi?, M., Ozawa, T., Sagnes, I., Lema{\^i}tre, A., Le Gratiet, L., Harouri, A., Carusotto, I., Bloch, J., Amo, A.

Light: Science and Applications　9　(1)　2020年12月
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1038/s41377-020-00377-6 　

ISSN：2047-7538 2095-5545

eISSN：2047-7538
Semi-Dirac Transport and Anisotropic Localization in Polariton Honeycomb Lattices 査読有り

Real, B., Jamadi, O., Mili?evi?, M., Pernet, N., St-Jean, P., Ozawa, T., Montambaux, G., Sagnes, I., Lema{\^i}tre, A., Le Gratiet, L., Harouri, A., Ravets, S., Bloch, J., Amo, A.

Physical Review Letters　125　(18)　2020年10月28日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/PhysRevLett.125.186601 　

ISSN：1079-7114 0031-9007

eISSN：1079-7114
Synthetic dimensions and topological chiral currents in mesoscopic rings 査読有り

Price, H.M., Ozawa, T., Schomerus, H.

Physical Review Research　2　(3)　2020年7月16日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/PhysRevResearch.2.032017 　

ISSN：2643-1564

eISSN：2643-1564
人工次元を用いたトポロジカル物性の研究招待有り査読有り

小澤知己

日本物理学会誌　75　(4)　201　2020年4月
Experimental measurement of the quantum geometric tensor using coupled qubits in diamond 査読有り

Yu, M., Yang, P., Gong, M., Cao, Q., Lu, Q., Liu, H., Zhang, S., Plenio, M.B., Jelezko, F., Ozawa, T., Goldman, N., Cai, J.

National Science Review　7　(2)　254-260　2020年2月1日
出版者・発行元： Oxford University Press (OUP)
DOI： 10.1093/nsr/nwz193 　

ISSN：2053-714X 2095-5138

eISSN：2053-714X
Active topological photonics 査読有り

Yasutomo Ota, Kenta Takata, Tomoki Ozawa, Alberto Amo, Zhetao Jia, Boubacar Kante, Masaya Notomi, Yasuhiko Arakawa, Satoshi Iwamoto

Nanophotonics　9　(3)　547-567　2020年1月28日
出版者・発行元： Walter de Gruyter GmbH
DOI： 10.1515/nanoph-2019-0376 　

ISSN：2192-8614

eISSN：2192-8614
Probing localization and quantum geometry by spectroscopy 査読有り

Ozawa, T., Goldman, N.

Physical Review Research　1　(3)　032019(R)　2019年11月

DOI： 10.1103/PhysRevResearch.1.032019 　

ISSN：2643-1564
Exploring topological photonics in synthetic dimensions

Hannah M. Price, Tomoki Ozawa, Nathan Goldman, Oded Zilberberg, Iacopo Carusotto

2019 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe and European Quantum Electronics Conference, CLEO/Europe-EQEC 2019　2019年6月1日
出版者・発行元： Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.
DOI： 10.1109/CLEOE-EQEC.2019.8872904 　
Topological and geometrical effects in the bulk hall response of driven-dissipative photonic lattices

Tomoki Ozawa, Iacopo Carusotto

2019 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe and European Quantum Electronics Conference, CLEO/Europe-EQEC 2019　2019年6月1日
出版者・発行元： Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.
DOI： 10.1109/CLEOE-EQEC.2019.8873225 　
Type-III and Tilted Dirac Cones Emerging from Flat Bands in Photonic Orbital Graphene 査読有り

Mili?evi?, M., Montambaux, G., Ozawa, T., Jamadi, O., Real, B., Sagnes, I., Lema{\^i}tre, A., Le Gratiet, L., Harouri, A., Bloch, J., Amo, A.

Physical Review X　9　(3)　031010　2019年

DOI： 10.1103/PhysRevX.9.031010 　

ISSN：2160-3308
Topological quantum matter in synthetic dimensions 招待有り査読有り

Ozawa, T., Price, H.M.

Nature Reviews Physics　1　(5)　349-357　2019年

DOI： 10.1038/s42254-019-0045-3 　

ISSN：2522-5820
Measuring quantized circular dichroism in ultracold topological matter 査読有り

Asteria, L., Tran, D.T., Ozawa, T., Tarnowski, M., Rem, B.S., Fl{\"a}schner, N., Sengstock, K., Goldman, N., Weitenberg, C.

Nature Physics　15　(5)　449-454　2019年

DOI： 10.1038/s41567-019-0417-8 　

ISSN：1745-2481 1745-2473
Topological photonics 招待有り査読有り

Ozawa, T., Price, H.M., Amo, A., Goldman, N., Hafezi, M., Lu, L., Rechtsman, M.C., Schuster, D., Simon, J., Zilberberg, O., Carusotto, I.

Reviews of Modern Physics　91　(1)　015006　2019年

DOI： 10.1103/RevModPhys.91.015006 　

ISSN：1539-0756 0034-6861
Steady-state Hall response and quantum geometry of driven-dissipative lattices 査読有り

Ozawa, T.

Physical Review B　97　(4)　041108(R)　2018年

DOI： 10.1103/PhysRevB.97.041108 　

ISSN：2469-9969 2469-9950
Extracting the quantum metric tensor through periodic driving 査読有り

Ozawa, T., Goldman, N.

Physical Review B　97　(20)　201117(R)　2018年

DOI： 10.1103/PhysRevB.97.201117 　

ISSN：2469-9969 2469-9950
Lasing in topological edge states of a one-dimensional lattice 査読有り

P. St-Jean, V. Goblot, E. Galopin, A. Lemaitre, T. Ozawa, L. Le Gratiet, I. Sagnes, J. Bloch, A. Amo

NATURE PHOTONICS　11　(10)　651-+　2017年10月

DOI： 10.1038/s41566-017-0006-2 　

ISSN：1749-4885

eISSN：1749-4893
Klein tunneling in driven-dissipative photonic graphene 査読有り

Tomoki Ozawa, Alberto Amo, Jacqueline Bloch, Iacopo Carusotto

PHYSICAL REVIEW A　96　(1)　2017年7月

DOI： 10.1103/PhysRevA.96.013813 　

ISSN：2469-9926

eISSN：2469-9934
Propagating edge states in strained honeycomb lattices 査読有り

Grazia Salerno, Tomoki Ozawa, Hannah M. Price, Iacopo Carusotto

PHYSICAL REVIEW B　95　(24)　2017年6月

DOI： 10.1103/PhysRevB.95.245418 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Spin-orbit coupling in a hexagonal ring of pendula 査読有り

Grazia Salerno, Alice Berardo, Tomoki Ozawa, Hannah M. Price, Ludovic Taxis, Nicola M. Pugno, Iacopo Carusotto

NEW JOURNAL OF PHYSICS　19　(5)　2017年5月

DOI： 10.1088/1367-2630/aa6c03 　

ISSN：1367-2630
Orbital Edge States in a Photonic Honeycomb Lattice 査読有り

M. Milicevic, T. Ozawa, G. Montambaux, I. Carusotto, E. Galopin, A. Lemaitre, L. Le Gratiet, I. Sagnes, J. Bloch, A. Amo

PHYSICAL REVIEW LETTERS　118　(10)　2017年3月

DOI： 10.1103/PhysRevLett.118.107403 　

ISSN：0031-9007

eISSN：1079-7114
Synthetic dimensions for cold atoms from shaking a harmonic trap 査読有り

Hannah M. Price, Tomoki Ozawa, Nathan Goldman

PHYSICAL REVIEW A　95　(2)　2017年2月

DOI： 10.1103/PhysRevA.95.023607 　

ISSN：2469-9926

eISSN：2469-9934
Synthetic Dimensions with Magnetic Fields and Local Interactions in Photonic Lattices 査読有り

Tomoki Ozawa, Iacopo Carusotto

PHYSICAL REVIEW LETTERS　118　(1)　2017年1月

DOI： 10.1103/PhysRevLett.118.013601 　

ISSN：0031-9007

eISSN：1079-7114
Optical-lattice-assisted magnetic phase transition in a spin-orbit-coupled Bose-Einstein condensate 査読有り

Giovanni I. Martone, Tomoki Ozawa, Chunlei Qu, Sandro Stringari

PHYSICAL REVIEW A　94　(4)　2016年10月

DOI： 10.1103/PhysRevA.94.043629 　

ISSN：2469-9926

eISSN：2469-9934
Measurement of Chern numbers through center-of-mass responses 査読有り

H. M. Price, O. Zilberberg, T. Ozawa, I. Carusotto, N. Goldman

PHYSICAL REVIEW B　93　(24)　2016年6月

DOI： 10.1103/PhysRevB.93.245113 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Quantum Hall effect in momentum space 査読有り

Tomoki Ozawa, Hannah M. Price, Iacopo Carusotto

PHYSICAL REVIEW B　93　(19)　2016年5月

DOI： 10.1103/PhysRevB.93.195201 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Synthetic dimensions in integrated photonics: From optical isolation to four-dimensional quantum Hall physics 査読有り

Tomoki Ozawa, Hannah M. Price, Nathan Goldman, Oded Zilberberg, Iacopo Carusotto

PHYSICAL REVIEW A　93　(4)　2016年4月

DOI： 10.1103/PhysRevA.93.043827 　

ISSN：2469-9926

eISSN：2469-9934
Floquet topological system based on frequency-modulated classical coupled harmonic oscillators 査読有り

Grazia Salerno, Tomoki Ozawa, Hannah M. Price, Iacopo Carusotto

PHYSICAL REVIEW B　93　(8)　2016年2月

DOI： 10.1103/PhysRevB.93.085105 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Momentum-space Landau levels in driven-dissipative cavity arrays 査読有り

Andrei C. Berceanu, Hannah M. Price, Tomoki Ozawa, Iacopo Carusotto

PHYSICAL REVIEW A　93　(1)　2016年1月

DOI： 10.1103/PhysRevA.93.013827 　

ISSN：1050-2947

eISSN：1094-1622
Momentum-space Landau levels in arrays of coupled ring resonators 査読有り

Hannah M. Price, Andrei C. Berceanu, Tomoki Ozawa, Iacopo Carusotto

ADVANCES IN PHOTONICS OF QUANTUM COMPUTING, MEMORY, AND COMMUNICATION IX　9762　2016年

DOI： 10.1117/12.2218615 　

ISSN：0277-786X
Towards four-dimensional photonics 査読有り

Hannah M. Price, Tomoki Ozawa, Nathan Goldman, Oded Zilberberg, Iacopo Carusotto

ADVANCES IN PHOTONICS OF QUANTUM COMPUTING, MEMORY, AND COMMUNICATION IX　9762　2016年

DOI： 10.1117/12.2218539 　

ISSN：0277-786X
Four-Dimensional Quantum Hall Effect with Ultracold Atoms 査読有り

H. M. Price, O. Zilberberg, T. Ozawa, I. Carusotto, N. Goldman

PHYSICAL REVIEW LETTERS　115　(19)　2015年11月

DOI： 10.1103/PhysRevLett.115.195303 　

ISSN：0031-9007

eISSN：1079-7114
ULTRACOLD ATOMS Feel the gauge 査読有り

Tomoki Ozawa

NATURE PHYSICS　11　(10)　801-802　2015年10月

DOI： 10.1038/nphys3447 　

ISSN：1745-2473

eISSN：1745-2481
Edge states in polariton honeycomb lattices 査読有り

M. Milicevic, T. Ozawa, P. Andreakou, I. Carusotto, T. Jacqmin, E. Galopin, A. Lemaitre, L. Le Gratiet, I. Sagnes, J. Bloch, A. Amo

2D MATERIALS　2　(3)　2015年9月

DOI： 10.1088/2053-1583/2/3/034012 　

ISSN：2053-1583
How to directly observe Landau levels in driven-dissipative strained honeycomb lattices 査読有り

Grazia Salerno, Tomoki Ozawa, Hannah M. Price, Iacopo Carusotto

2D MATERIALS　2　(3)　2015年9月

DOI： 10.1088/2053-1583/2/3/034015 　

ISSN：2053-1583
Momentum-space Harper-Hofstadter model 査読有り

Tomoki Ozawa, Hannah M. Price, Iacopo Carusotto

PHYSICAL REVIEW A　92　(2)　2015年8月

DOI： 10.1103/PhysRevA.92.023609 　

ISSN：1050-2947

eISSN：1094-1622
Artificial magnetic fields in momentum space in spin-orbit-coupled systems 査読有り

Hannah M. Price, Tomoki Ozawa, Nigel R. Cooper, Iacopo Carusotto

PHYSICAL REVIEW A　91　(3)　2015年3月

DOI： 10.1103/PhysRevA.91.033606 　

ISSN：1050-2947

eISSN：1094-1622
Quantum Mechanics with a Momentum-Space Artificial Magnetic Field 査読有り

Hannah M. Price, Tomoki Ozawa, Iacopo Carusotto

PHYSICAL REVIEW LETTERS　113　(19)　2014年11月

DOI： 10.1103/PhysRevLett.113.190403 　

ISSN：0031-9007

eISSN：1079-7114
Chandrasekhar-Clogston limit and critical polarization in a Fermi-Bose superfluid mixture 査読有り

Tomoki Ozawa, Alessio Recati, Marion Delehaye, Frederic Chevy, Sandro Stringari

PHYSICAL REVIEW A　90　(4)　2014年10月

DOI： 10.1103/PhysRevA.90.043608 　

ISSN：2469-9926

eISSN：2469-9934
Anomalous and Quantum Hall Effects in Lossy Photonic Lattices 査読有り

Tomoki Ozawa, Iacopo Carusotto

PHYSICAL REVIEW LETTERS　112　(13)　2014年4月

DOI： 10.1103/PhysRevLett.112.133902 　

ISSN：0031-9007

eISSN：1079-7114
Condensation of bosons with Rashba-Dresselhaus spin-orbit coupling 査読有り

Gordon Baym, Tomoki Ozawa

17TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON RECENT PROGRESS IN MANY-BODY THEORIES (MBT17)　529　2014年

DOI： 10.1088/1742-6596/529/1/012006 　

ISSN：1742-6588
Discontinuities in the First and Second Sound Velocities at the Berezinskii-Kosterlitz-Thouless Transition 査読有り

Tomoki Ozawa, Sandro Stringari

PHYSICAL REVIEW LETTERS　112　(2)　2014年1月

DOI： 10.1103/PhysRevLett.112.025302 　

ISSN：0031-9007

eISSN：1079-7114
Supercurrent and dynamical instability of spin-orbit-coupled ultracold Bose gases 査読有り

Ozawa, T., Pitaevskii, L.P., Stringari, S.

Physical Review A - Atomic, Molecular, and Optical Physics　87　(6)　2013年6月

DOI： 10.1103/PhysRevA.87.063610 　

ISSN：1050-2947 1094-1622
Condensation transition of ultracold bose gases with rashba spin-orbit coupling 査読有り

Ozawa, T., Baym, G.

Physical Review Letters　110　(8)　2013年2月

DOI： 10.1103/PhysRevLett.110.085304 　

ISSN：0031-9007 1079-7114
Erratum: Striped states in weakly trapped ultracold Bose gases with Rashba spin-orbit coupling [Phys. Rev. A85, 063623 (2012)]

Tomoki Ozawa, Gordon Baym

Physical Review A　86　(1)　2012年7月26日

DOI： 10.1103/physreva.86.019905 　

ISSN：1050-2947

eISSN：1094-1622
Stability of Ultracold Atomic Bose Condensates with Rashba Spin-Orbit Coupling against Quantum and Thermal Fluctuations 査読有り

Tomoki Ozawa, Gordon Baym

PHYSICAL REVIEW LETTERS　109　(2)　2012年7月

DOI： 10.1103/PhysRevLett.109.025301 　

ISSN：0031-9007
Striped states in weakly trapped ultracold Bose gases with Rashba spin-orbit coupling 査読有り

Tomoki Ozawa, Gordon Baym

PHYSICAL REVIEW A　85　(6)　2012年6月

DOI： 10.1103/PhysRevA.85.063623 　

ISSN：1050-2947
Ground-state phases of ultracold bosons with Rashba-Dresselhaus spin-orbit coupling 査読有り

Tomoki Ozawa, Gordon Baym

PHYSICAL REVIEW A　85　(1)　2012年1月

DOI： 10.1103/PhysRevA.85.013612 　

ISSN：1050-2947
Renormalization of interactions of ultracold atoms in simulated Rashba gauge fields 査読有り

Tomoki Ozawa, Gordon Baym

PHYSICAL REVIEW A　84　(4)　2011年10月

DOI： 10.1103/PhysRevA.84.043622 　

ISSN：1050-2947
Plastid-to-nucleus retrograde signals are essential for the expression of nuclear starch biosynthesis genes during amyloplast differentiation in tobacco BY-2 cultured cells

Enami, K., Ozawa, T., Motohashi, N., Nakamura, M., Tanaka, K., Hanaoka, M.

Plant Physiology　157　(1)　2011年

DOI： 10.1104/pp.111.178897 　

ISSN：1532-2548 0032-0889
Population imbalance and pairing in the BCS-BEC crossover of three-component ultracold fermions 査読有り

Tomoki Ozawa, Gordon Baym

PHYSICAL REVIEW A　82　(6)　2010年12月

DOI： 10.1103/PhysRevA.82.063615 　

ISSN：1050-2947
Two-slit diffraction with highly charged particles: Niels Bohr's consistency argument that the electromagnetic field must be quantized 査読有り

Gordon Baym, Tomoki Ozawa

PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA　106　(9)　3035-3040　2009年3月

DOI： 10.1073/pnas.0813239106 　

ISSN：0027-8424

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書籍等出版物 2

Quantum Fluids of Light and Matter, Proceedings of the International School of Physics "Enrico Fermi"

Alberto Bramati, Iacopo Carusotto, Cristiano Ciuti

IOS Press　2025年

ISBN: 9781643685748
研究者、生活を語る : 「両立」の舞台裏

岩波書店編集部

岩波書店　2024年10月

ISBN: 9784000616614

共同研究・競争的資金等の研究課題 7

非エルミート量子系における幾何学的効果の研究

小澤知己

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究機関：Tohoku University

2024年4月～ 2028年3月
量子幾何とトポロジーを用いたAMO量子技術の開発

小澤知己

2023年10月～ 2027年3月
自己駆動する集団におけるカイラル輸送現象の研究

早田智也, 川口喬吾, 小澤知己

2021年4月～ 2024年3月
量子計量・量子幾何テンソルを用いた局在とトポロジーの研究

小澤知己

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究機関：Institute of Physical and Chemical Research

2020年4月～ 2024年3月

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量子計量とトポロジーの関係という観点からは、量子計量を使って測った運動量空間の体積とトポロジカルなチャーン数との不等式の関係を導き、この不等式が等式となる条件がBloch波動関数が正則関数になるという条件と同値であることを導いた。具体的な模型を通じてこの関係を確かめ、２バンド系では等式が厳密に成り立つことが多いこと、また、多バンド系では模型がランダウ準位に近づくに従い等式に近づいていくということも確認した。この方法を用いれば量子計量というリーマン幾何学的な情報をもとにチャーン数というトポロジカルな性質に関しての情報を得ることができる。また、この関係を用いて量子計量とトポロジーの間に等式が成り立つようなチャーン絶縁体で、かつ、量子計量やベリー曲率が運動量空間上で一様になるような模型を運動量空間（トーラス）上の正則関数（テータ関数）を用いて具体的に漸近的に構成する方法も提示できた。この構成法で得られる模型は量子計量・ベリー曲率が一様に近いが完全に一様ではない。実は完全に一様になる模型は有限バンドの模型では構成不可能であり、そのことを証明することもできた。少なくとも一粒子系に関しては量子計量とトポロジーの関係はこれらの研究によりかなり明らかになったと言って良い。多粒子系への拡張の第一歩として自由電子系での多体の量子計量とチャーン数の間の不等式も導いている。多体の量子計量はひねり境界条件の空間で定義されており、相互作用系への自然な拡張も期待できる。
原子・分子・光物理学におけるトポロジカル物性とその応用

小澤知己

提供機関：JST

制度名：PRESTO

2019年10月～ 2023年3月
冷却原子系における高次元物理現象の理論研究競争的資金

小澤知己

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：KAKENHI Research Activity Start-up

2018年8月～ 2020年3月
Novel method for realizing artificial magnetic fields in ultracold atomic gases 競争的資金

小澤知己

提供機関：RIKEN

制度名：Incentive Research Projects

2018年～ 2019年

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担当経験のある科目(授業) 6

（集中講義）人工量子物質における量子シミュレーションとトポロジカル物性　東京工業大学
An Introduction to Topological Phases of Matter　トレント大学
Statistical Physics　イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校
Quantum Mechanics I　イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校
College Physics: Mechanics & Heat　イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校
University Physics: Thermal & Quantum Physics　イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校

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