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Microscopic theory of superconductivity in heavy-fermion systems with itinerant/localized dual characters

Publicly Offered Research

Project AreaJ-Physics: Physics of conductive multipole systems
Project/Area Number 16H01059
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

大槻 純也  東北大学, 理学研究科, 助教 (60513877)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords強相関電子系 / 重い電子 / 動的平均場法 / 量子モンテカルロ法 / スパースモデリング / 超伝導 / 磁性 / 計算物理
Outline of Annual Research Achievements

希土類化合物やアクチナイド化合物のf電子が関与する物性には、f電子の遍歴性と局在性のどちらか、あるいはその両方が関与する。f電子系化合物における未解明の超伝導や磁性現象を理解するためには、f電子の遍歴性と局在性の両者を同時に扱う理論が必要である。近年の動的平均場法に基づく理論の発展により、遍歴性と局在性を考慮に入れ、そのうえで磁性や超伝導を議論することができるようになってきた。しかしながら、計算量の問題から、その応用は簡単なモデル計算に限られており、現実の化合物とは隔たりがあるのが現状である。
本研究では、強相関電子系化合物の数値計算における諸問題に対し、全く新しい観点からの解決法を提案した。データ科学の分野で発展しているスパースモデリングと呼ばれる方法論は、大規模データの特徴を少ないデータで効率よく表現することを可能にする。この方法論を量子多体論に応用し、以下の成果を得た。
(1)量子モンテカルロ法を用いて強相関系のスペクトルを計算する際に問題となる解析接続に対して、スパースモデリングの方法を応用することにより、安定した計算が可能であることを示した。
(2)さらに、その解析で得られた、スペクトルの高効率な表現を量子多体計算全般に応用することにより、f電子の軌道自由度を考慮に入れた場合に問題となるデータ量と計算量の問題を大幅に軽減できることを明らかにした。
以上の成果は、動的平均場法に基づく理論を実際の化合物に応用する時に直面する困難を解決または大幅に軽減するものであり、今後のさらなる発展が期待できる重要な成果である。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 14 results)

  • [Journal Article] Sparse modeling approach to analytical continuation of imaginary-time quantum Monte Carlo data2017

    • 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

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Compressing Green's function using intermediate representation between imaginary-time and real-frequency domains2017

    • 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

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Conservation in two-particle self-consistent extensions of dynamical mean-field theory2017

    • Author(s)
      Friedrich Krien, Erik G. C. P. van Loon, Hartmut Hafermann, Junya Otsuki, Mikhail I. Katsnelson, Alexander I. Lichtenstein
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 96 Issue: 7

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.075155

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Distributed Hybridization Model for Quantum Critical Behavior in Magnetic Quasicrystals2016

    • Author(s)
      Junya Otsuki, and Hiroaki Kusunose
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 85 Issue: 7 Pages: 073712-073712

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.073712

    • NAID

      40020880757

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 量子多体問題へのデータ科学の応用2018

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      計算物質科学イノベーションキャンプ2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Superconductivity and magnetic ordering emerging when itinerant and localized natures of electrons cooperate2018

    • Author(s)
      Junya Otsuki
    • Organizer
      Emergent Condensed-Matter Physics 2018 (ECMP2018)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 量子多体物理におけるスパースモデリングの方法2018

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      J-Physics 領域全体研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] スパースモデリングを応用した量子モンテカルロ虚時間データの実振動数への解析接続2017

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      情報・データ科学との連携・融合による物性物理・量子化学の新展開
    • Place of Presentation
      理化学研究所計算科学研究機構(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2017-03-22
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] スパースモデリングを利用した量子モンテカルロデータの解析接続2017

    • Author(s)
      大槻純也,大関真之,品岡寛,吉見一慶
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2017-03-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Review on theories beyond DMFT2017

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      動的平均場近似計算に関する情報交流会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
    • Year and Date
      2017-02-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 動的平均場法の拡張による強相関系の超伝導理論と第一原理計算への応用2017

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      量子多体問題と磁性材料をつなぐミニワークショップ
    • Place of Presentation
      物質・材料研究機構(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2017-01-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] スパースモデリングによる量子モンテカルロデータの解析接続2017

    • Author(s)
      大槻純也,大関真之,品岡寛,吉見一慶
    • Organizer
      物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の今と未来」
    • Related Report
      2017 Annual Research Report 2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 虚時間グリーン関数の新しい圧縮手法と解析接続:LDA+DMFT法による磁性と超伝導の第一原理計算に向けて2017

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      J-Physics トピカルミーティング「局在多極子と伝導電子の相関による新現象」
    • Related Report
      2017 Annual Research Report 2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 重い電子系におけるf電子の遍歴性・局在性と超伝導2017

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      超伝導研究の最先端: 多自由度、非平衡、電子相関、トポロジー、人工制御
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Sparse modeling approach to analytical continuation and compression of imaginary-time quantum Monte Carlo data2017

    • Author(s)
      Junya Otsuki
    • Organizer
      Machine Learning and Many-Body Physics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Intermediate representation between Matsubara and retarded Green functions: Analytical continuation and compression2017

    • Author(s)
      J. Otsuki, M. Ohzeki, H. Shinaoka, K. Yoshimi
    • Organizer
      The 28th International Conference on Low Temperature Physics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sparse modeling approach to analytical continuation and dimensionality reduction of imaginary-time Green function2017

    • Author(s)
      Junya Otsuki
    • Organizer
      Trends in Theory of Correlated Materials 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Superconductivity and multipole ordering in f-electron compounds studied by dual-fermion approach and LDA+DMFT2017

    • Author(s)
      Junya Otsuki
    • Organizer
      3rd International Workshop on Dynamical Mean-Field Approach for Strongly Correlated Materials
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] DFT+DMFT approach to multipolar ordering in f-electron materials2017

    • Author(s)
      Junya Otsuki
    • Organizer
      J-Physics 2017: International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 量子多体論における機械学習とデータ科学の方法2017

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      スパースモデリングを基軸にした計算物性理論交流会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] スパースモデリングの量子多体問題への応用:量子モンテカルロデータの解析接続と次元圧縮2017

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      東京工業大学 量子物理学・ナノサイエンスセミナー
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Superconductivity emerging when itinerant and localized natures of electrons cooperate2016

    • Author(s)
      Junya Otsuki
    • Organizer
      14th Bilateral Japanese-German Symposium
    • Place of Presentation
      シャトレーゼガトーキングダムサッポロ(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-09-26
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Yb系準結晶化合物の磁気揺らぎと混合価数状態の理論2016

    • Author(s)
      大槻純也,楠瀬博明
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] LDA+DMFT法によるCe1-2-2系化合物の電子構造計算2016

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 多体効果の最前線2016

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      J-Physics 若手夏の学校
    • Place of Presentation
      高野山大学(和歌山県伊都郡)
    • Year and Date
      2016-08-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Perturbation Theory around the Dynamical Mean-Field Approximation and its Application to Heavy-Fermion Superconductivity2016

    • Author(s)
      Junya Otsuki
    • Organizer
      The 2nd Conference on Condensed Matter Physics
    • Place of Presentation
      南京(中国)
    • Year and Date
      2016-07-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] DFT+DMFT+長距離相関効果の展望2016

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      J-Physics 理論討論会
    • Place of Presentation
      明治大学(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-06-04
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Yb系準結晶化合物の磁気揺らぎと価数状態に関する理論2016

    • Author(s)
      大槻純也、楠瀬博明
    • Organizer
      J-Physics 領域全体研究会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-05-26
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 電子の遍歴・局在双対性を考慮した重い電子超伝導の微視的理論2016

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      J-Physics 領域全体研究会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-05-26
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Perturbation Theory around the Dynamical Mean-Field Approximation: New Insight into Heavy-Fermion Superconductivities2016

    • Author(s)
      Junya Otsuki
    • Organizer
      Trends in Theory of Correlated Materials
    • Place of Presentation
      Villigen (スイス)
    • Year and Date
      2016-05-22
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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