First-principle studies of superlattice systems of 5d pyrochlores

• Project/Area Number: 16K17735
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: Shinaoka Hiroshi 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (40773023)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 第一原理計算 / 量子多体系 / 量子モンテカルロ法 / 場の理論 / スパースモデリング / 動的平均場近似 / 量子不純物ソルバー / 強相関電子系

Outline of Final Research Achievements

We developed open-source softwares implementing continuous-time quantum impurity solvers based on the interaction-expansion and hybridization-expansion algorithms. We developed a new algorithm for numerical analytic continuation of quantum Monte Carlo data to spectral functions. We found a new basis set for representing imaginary-time dependence of Matsubara Green's functions. The new basis greately reduces memory footprints of quantum many-body calculations. We developed an open-source software for computing properties of strongly correlated electronic systems "DCore" based on dynamical mean-field theory.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

電子間の強い斥力から非自明な量子多体現象が生じる。遷移金属酸化物は、その舞台として近年精力的に研究されている。本研究計画では、その物性を第一原理計算から明らかにする基礎技術が成果として得られた。特に、動的平均場近似法に基づく計算において必須となる高性能な量子不純物ソルバーの開発、スペクトル関数の推定技術が開発された。また、温度グリーン関数をコンパクトに表現する新しい方法論が開発された。現実の物質の物性の効率的な計算や実験との比較において重要な技術である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] アーヘン工科大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] フリブール大学(スイス)
• [Int'l Joint Research] ミシガン大学/ラトガース大学(米国)
• [Int'l Joint Research] チューリッヒ連邦工科大学/パウル・シェラー研究所(スイス)
• [Int'l Joint Research] University of Groningen(オランダ)
• [Int'l Joint Research] Microsoft research(米国)
• [Int'l Joint Research]
• [Int'l Joint Research] フリブール大学/スイス連邦工科大学チューリッヒ校(スイス)
• [Int'l Joint Research] ミシガン大学(米国)
• [Journal Article] Strong-coupling formula for momentum-dependent susceptibilities in dynamical mean-field theory (2019)
  • Author(s): Otsuki Junya、Yoshimi Kazuyoshi、Shinaoka Hiroshi、Nomura Yusuke
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 99 Issue: 16
  • DOI: 10.1103/physrevb.99.165134
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] irbasis: Open-source database and software for intermediate-representation basis functions of imaginary-time Green’s function (2019)
  • Author(s): Chikano Naoya、Yoshimi Kazuyoshi、Otsuki Junya、Shinaoka Hiroshi
  • Journal Title: Computer Physics Communications Volume: - Pages: 181-188
  • DOI: 10.1016/j.cpc.2019.02.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Limitations of constrained random phase approximation downfolding (2018)
  • Author(s): Honerkamp Carsten、Shinaoka Hiroshi、Assaad Fakher F.、Werner Philipp
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 98 Issue: 23
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.235151
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Performance analysis of a physically constructed orthogonal representation of imaginary-time Green's function (2018)
  • Author(s): Chikano Naoya、Otsuki Junya、Shinaoka Hiroshi
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 98 Issue: 3
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.035104
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Overcomplete compact representation of two-particle Green's functions (2018)
  • Author(s): Shinaoka Hiroshi、Otsuki Junya、Haule Kristjan、Wallerberger Markus、Gull Emanuel、Yoshimi Kazuyoshi、Ohzeki Masayuki
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 97 Issue: 20
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.205111
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Multiferroic Magnetic Spirals Induced by Random Magnetic Exchanges (2018)
  • Author(s): Scaramucci Andrea、Shinaoka Hiroshi、Mostovoy Maxim V.、Muller Markus、Mudry Christopher、Troyer Matthias、Spaldin Nicola A.
  • Journal Title: Physical Review X Volume: 8 Issue: 1
  • DOI: 10.1103/physrevx.8.011005
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Compressing Green's function using intermediate representation between imaginary-time and real-frequency domains (2017)
  • Author(s): Shinaoka Hiroshi、Otsuki Junya、Ohzeki Masayuki、Yoshimi Kazuyoshi
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 96 Issue: 3 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.035147
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Sparse modeling approach to analytical continuation of imaginary-time quantum Monte Carlo data (2017)
  • Author(s): Otsuki Junya、Ohzeki Masayuki、Shinaoka Hiroshi、Yoshimi Kazuyoshi
  • Journal Title: Physical Review E Volume: 95 Issue: 6 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1103/physreve.95.061302
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Continuous-time hybridization expansion quantum impurity solver for multi-orbital systems with complex hybridizations (2017)
  • Author(s): Hiroshi Shinaoka, Emanuel Gull, Philipp Werner
  • Journal Title: Computer Physics Communications Volume: 215 Pages: 128-136
  • DOI: 10.1016/j.cpc.2017.01.003
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Updated Core Libraries of the ALPS Project (2017)
  • Author(s): A. Gaenko, A. E. Antipov, G. Carcassi, T. Chen, X. Chen, Q. Dong, L. Gamper, J. Gukelberger, R. Igarashi, S. Iskakov, M. Konz, J. P. F. LeBlanc, R. Levy, P. N. Ma, J. E. Paki, H. Shinaoka, S. Todo, M. Troyer, E. Gull
  • Journal Title: Computer Physics Communications Volume: 213 Pages: 235-251
  • DOI: 10.1016/j.cpc.2016.12.009
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A spin-freezing perspective on cuprates (2016)
  • Author(s): Philipp Werner, Shintaro Hoshino, Hiroshi Shinaoka
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 94 Issue: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.245134
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Cd2Re2O7の第一原理有効模型の構築と解析 (2019)
  • Author(s): 近野直也, 野村悠祐, 吉見一慶, 大槻純也, 品岡寛
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会（2019年)
• [Presentation] 量子モンテカルロ法における二粒子グリーン関数の圧縮計測 (2019)
  • Author(s): 品岡寛, Dominique Geffroy, Markus Wallerberger, Jan Kune, Emanuel Gull, 吉見一慶, 大槻純也
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会（2019年)
• [Presentation] Dynamical susceptibility in DMFT: a sparse QMC sampling approach (2019)
  • Author(s): Dominique Geffroy, Hiroshi Shinaoka, Jan Kunes, Junya Otsuki, Markus Wallerberger, Emanuel Gull, Kazuyoshi Yoshimi
  • Organizer: ドイツ物理学会 March meeting 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 量子格子模型プログラムパッケージDCore (integrated DMFT software for CORrelated Electrons)の開発 (2018)
  • Author(s): 品岡寛、河村光晶、吉見一慶、加藤岳生、大槻純也
  • Organizer: 物性研スパコン共同利用・CCMS 合同研究会
• [Presentation] 動的平均場理論による多体量子計算を行うためのツールDCoreの利用方法・シミュレーション事例について (2018)
  • Author(s): 吉見一慶, 河村光晶, 品岡寛, 大槻純也, 本山裕一, 加藤岳生
  • Organizer: 日本物理学会 2018年秋季大会
• [Presentation] 強相関領域における動的平均場理論ベーテ・サルピータ方程式の近似解 (2018)
  • Author(s): 大槻純也, 吉見一慶, 品岡寛
  • Organizer: 日本物理学会 2018年秋季大会
• [Presentation] 温度グリーン関数の圧縮基底：数値計算ライブラリと応用例の紹介 (2018)
  • Author(s): 品岡寛, 近野直也, 吉見一慶, 大槻純也, 大関真之
  • Organizer: 日本物理学会 2018年秋季大会
• [Presentation] スパースモデリングとパデ近似を組み合わせた解析接続法 (2018)
  • Author(s): 本山裕一, 吉見一慶, 大槻純也, 品岡寛
  • Organizer: 日本物理学会 2018年秋季大会
• [Presentation] スパースモデリングとIR基底を用いた温度グリーン関数のノイズ軽減 (2018)
  • Author(s): 比屋根 和樹, 近野直也，大槻純也 ，吉見一慶，大関真之，品岡寛
  • Organizer: 第12回 物性科学領域横断研究会 (領域合同研究会)
• [Presentation] 温度グリーン関数の圧縮基底: 基本的性質の解析と数値 計算ライブラリの開発 (2018)
  • Author(s): 近野直也, 吉見一慶, 大槻純也, 品岡寛
  • Organizer: 第12回 物性科学領域横断研究会 (領域合同研究会)
• [Presentation] 多体グリーン関数の自然な疎表現と計算物理学への応用 (2018)
  • Author(s): 品岡寛, 大槻純也, 大関真之, 吉見一慶
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] 多体グリーン関数の疎表現を与える基底とその性質 (2018)
  • Author(s): 近野直也, 品岡寛, 大槻純也
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] First-principles study of Mott physics in pyrochlore-type oxides (2017)
  • Author(s): Hiroshi Shinaoka
  • Organizer: Trends in Theory of Correlated Materials (TTCM2017)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 第一原理計算を用いた(Cr1-xFex)2O3の磁気的性質の解明 (2017)
  • Author(s): 里野雄基, 品岡寛
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] スパースモデリングを活用した量子モンテカルロデータの解析接続～オープンソースソフトウェア紹介および利用事例の紹介 (2017)
  • Author(s): 吉見一慶, 大槻純也, 大関真之, 品岡寛
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] Sparse modeling approach to analytical continuation and compression of quantum Monte Carlo data (2017)
  • Author(s): Hiroshi SHINAOKA, Junya OTSUKI, Masayuki OHZEKI, Kazuyoshi YOSHIMI
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems, SCES 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] First principles study on pyrochlore systems (2016)
  • Author(s): Hiroshi Shinaoka
  • Organizer: Computational methods towards engineering novel correlated materials
  • Place of Presentation: スイス連邦工科大学ローザンヌ校
  • Year and Date: 2016-10-24
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] パイロクロアjeff=1/2模型のクラスター型動的平均場近似に基づく有限温度相図 (2016)
  • Author(s): 品岡寛, 野村悠祐
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/read0152172/?lang=english
• [Remarks] 業績一覧
  • URL: http://shinaoka.sakura.ne.jp/activity.html