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Study on correspondence between synchronization-desynchronization transition in phase oscillator network and phase transition in classical XY model, and unification theory

Research Project

Project/Area Number 16K05474
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
Research InstitutionNara Women's University

Principal Investigator

Uezu Tatsuya  奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (10160160)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 清川 修二  奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (20177950)
木本 智幸  大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (30259973)
雑賀 洋平  群馬工業高等専門学校, 電子情報工学科, 教授 (40280432)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords古典XYモデル / 位相振動子系 / 臨界現象 / 同期非同期転移 / SKモデル / 蔵本モデル / スピングラス / 局所場 / スピングラスオーダーパラメータ / 臨界指数 / 対応関係 / 古典XYモデル / SKモデル / 同期現象 / 物性基礎論 / 統計力学 / 同期非同期相転移 / 位相振動子 / XYモデル
Outline of Final Research Achievements

Previously, for a class of infinite-range interactions, we found the correspondence between the XY model in which the order-disorder phase transition occurs and phase oscillator networks in which the synchronization-desynchronization phase transition occurs. In order to clarify interactions where the correspondence between two models exists, we studied several models by changing interaction range with or without randomness, topology and so on.
As a result, we found that if the local fields do not depend on elements and time, and the number of order parameters is finite, the correspondence exists. Furthermore, we found that even if these conditions are not satisfied, the correspondence can exist. For example, we numerically studied the infinite range random interaction with frustration, the so-called Sherrington-Kirkpatrick model in the spin systems, and found that there exist the correspondence of the distribution of the local field and spin glass order parameter in both models.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々は、平衡相転移を示す磁性体のXYモデルと非平衡相転移である同期非同期転移を示す位相振動子モデルにおいて、秩序変数の従う方程式やその解、臨界現象に、対応関係が存在する一般的な条件を調べ、局所場と呼ばれる量が構成素子や時間に依存せず、秩序変数の個数が有限個なら、両系に対応関係が存在する事を明らかにした。更に、この条件を満たさない、ランダムでフラストレーションのある無限次元相互作用の場合にも対応関係が存在する事を示した。対応関係により、平衡系または非平衡系のどちらか一方で秩序変数の方程式や解、臨界現象が分かれば、直ちに他方においてもこれらの事が分かるため、様々な新規な現象の発見が期待される。

Report

(5 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2020 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Correspondence between phase oscillator network and classical XY model with the same random and frustrated interactions2019

    • Author(s)
      Tomoyuki Kimoto and Tatsuya Uezu
    • Journal Title

      Phys. Rev. E

      Volume: 100 Issue: 2 Pages: 0222131-13

    • DOI

      10.1103/physreve.100.022213

    • NAID

      130007508419

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  • [Journal Article] Statistical mechanical evaluation of a spread-spectrum watermarking model with image restoration2019

    • Author(s)
      Masaki Kawamura、Kao Hayashi, Tatsuya Uezu, and Masato Okada
    • Journal Title

      Phys. Rev. E

      Volume: 99 Issue: 6 Pages: 0621321-14

    • DOI

      10.1103/physreve.99.062132

    • NAID

      120006709158

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  • [Journal Article] Unlearning of Mixed States in the Hopfield Model - Extensive Loading Case -2018

    • Author(s)
      Kao Hayashi, Chinami Hashimoto, Tomoyuki Kimoto, and Tatsuya Uezu
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 87/5 Issue: 5 Pages: 0540041-16

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.054004

    • NAID

      120006707869

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Conditions for the Existence and Stability of the Continuous Attractor in the Classical XY Model with an Associative-Memory-Type Interaction2017

    • Author(s)
      Risa Yoshida, Tomoyuki Kimoto, and Tatsuya Uezu
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 86/3 Issue: 3 Pages: 0340011-26

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.034001

    • NAID

      120006658176

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  • [Presentation] Amit 型相互作用を有する XY モデルと位相振動子系の対応関係 -外場への応答 -2020

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      宮田佳奈
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      日本物理学会
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      日本物理学会
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  • [Presentation] SK 型相互作を有する XY モデルと位相振動子ネットワークの対応-- スピングラスオーダーパラメータと低エネルギー状態 -2020

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      上江洌達也
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      日本物理学会
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  • [Presentation] Correspondence between Phase Oscillator Network and Classical XY Model with the Same Random and Frustrated Interactions2019

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      上江洌達也
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      27th IUPAP International conference on Statistical Physics (国際会議)
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      宮田佳奈
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      上江洌達也
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      日本物理学会
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      上江洌達也
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  • [Presentation] Amit型相互作用を有するXYモデルと位相振動子の対応関係ー連続アトラクタの安定性と対応する解ー2018

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      宮田佳奈
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      日本物理学会
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  • [Presentation] SK型相互作用を有するXYモデルと位相振動子ネットワークの対応 VI2018

    • Author(s)
      上江洌達也
    • Organizer
      日本物理学会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 強磁性及び反強磁性一次元最隣接相互作用を有する古典XYモデルと位相振動子ネットワークの対応関係2018

    • Author(s)
      戸田光
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      日本物理学会
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  • [Presentation] SK型相互作用を有するXYモデルと位相振動子ネットワークの対応III2018

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      上江洌達也
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      日本物理学会
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  • [Presentation] ホップフィールドモデルの混合状態の反学習-相関のあるパターンからなるクラスター集団の場合-2017

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      林華央
    • Organizer
      日本物理学会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] SK型相互作用を有するXYモデルと位相振動子ネットワークの対応I2017

    • Author(s)
      木本智幸
    • Organizer
      日本物理学会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] SK型相互作用を有するXYモデルと位相振動子ネットワークの対応II2017

    • Author(s)
      上江洌達也
    • Organizer
      日本物理学会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 無限レンジ相互作用を有する2次元トーラス上のXYモデルおよび位相振動子系の対応関係の研究2017

    • Author(s)
      上江洌達也
    • Organizer
      日本物理学会 第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府・豊中市)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Correspondence between Phase Oscillator Network and Classical XY Model with the Same Interaction2016

    • Author(s)
      上江洌達也
    • Organizer
      26th IUPAP International conference on Statistical Physics
    • Place of Presentation
      リヨン(フランス)
    • Year and Date
      2016-07-17
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] kenkyu-syo-kai

    • URL

      http://minnie.disney.phys.nara-wu.ac.jp/~uezu/index.html

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2021-02-19  

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