Operator-Theoretic Dynamical Systems Analysis of the Time-Hierarchical Structure in Nonlinear Chemical Reaction Kinetics

• Project/Area Number: 25K07237
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 水野 雄太 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 量子・AI融合技術ビジネス開発グローバル研究センター, 主任研究員 (10846348)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 住谷 陽輔 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (00866296) ; 姫岡 優介 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (70903160)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2027: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2026: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 化学反応速度論 / 作用素論的力学系解析 / 動的モード分解 / 量子コンピュータ

Outline of Research at the Start

化学反応システムの動的挙動の理解・予測に化学反応速度論の解析は欠かせない．複雑な化学反応速度論モデルの解析では，反応時間スケールごとに同一視可能な状態を縮約することで，本質を損なわずにモデルを簡単化することが有用である．このような時間階層構造に基づく縮約技法は，線形速度方程式で記述される単分子反応系に対しては確立されているが，複数分子が関与する反応を含む一般の非線形反応系に対しては確立されていない．そこで本研究では，作用素論的力学系理論に基づく非線形速度方程式の線形化というアプローチで，非線形化学反応速度論の時間階層構造の解明とモデル縮約を行う方法論を創出する．