多極子遍歴系に対する計算物理学手法の開発: 多軌道クラスター型動的平均場近似

• Project Area: J-Physics: Physics of conductive multipole systems
• Project/Area Number: 16H01064
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 品岡 寛 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (40773023)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 動的平均場近似 / 第一原理計算 / 動的平均場近似理論 / 量子不純物問題 / パイロクロア酸化物 / スピネル酸化物 / 多軌道効果 / 多極子遍歴系

Outline of Annual Research Achievements

昨年度に続き、5dパイロクロア酸化物Cd2Os2O7の低温物性の解明に取り組んだ。特に準粒子バンド構造を動的平均場近似に基づき解析することで、実験との比較を行った。YBaCuFeO5においてみられる非従来型のマルチフェロ相の微視的理論を構築した。一方、相互作用展開に基づく連続量子モンテカルロ法のC++コードを開発した。ALPSCoreライブラリの上で構築されたコードであり、多軌道クラスター型の量子不純物問題に対応している。
開発結果は、以下のURLにて、GPLv3ライセンスに基づいて配布されるオープンソースコードとして既に公開されている。
今後、計算アルゴリズムの詳細、使用法をまとめた論文を投稿予定である。
https://github.com/ALPSCore/CT-INT
また、多軌道系に対する動的平均場近似法の計算コストなどの問題を解決するため、最新のデータ科学を計算物理学へ応用する試みを行った。特にスパースモデリングと呼ばれる手法を、量子モンテカルロデータの解析接続に応用する新しい手法を開発した。また、温度グリーン関数の虚時間依存性をコンパクトに記述する物理的な基底の開発した。以上の手法は、上記で述べたソフトウェアへ導入される予定である。

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。

Research Products

• [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] Microsoft Research(米国)
• [Int'l Joint Research] University of Groningen(オランダ)
• [Int'l Joint Research] 国際理論物理学センター(イタリア)
• [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)
• [Int'l Joint Research] ハンブルグ大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] エコール・ポリテクニーク(フランス)
• [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] 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] 第一原理計算によるLiV2O4における重い電子挙動の起源の解明 (2017)
  • Author(s): 品岡寛, 野村悠祐, M. Harland, A.I Lichtenstein, S. Biermann
  • Organizer: 日本物理学会2017年年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17
• [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] 5d4パイロクロア酸化物Y2Os2O7の強相関第一原理計算 (2016)
  • Author(s): 品岡寛, 山地洋平
  • 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
• [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, 播磨尚朝, 酒井治, 品岡寛
  • 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
• [Remarks] 業績リスト
  • URL: http://shinaoka.sakura.ne.jp/activity.html