非平衡状態の非線形感受率

• Project Area: Optical science of dynamically correlated electrons in semiconductors
• Project/Area Number: 23104707
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 清水 明 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (10242033)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2012: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2011: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 光学応答 / 非平衡 / 統計力学 / 有効ハミルトニアン / 非線形光学応答 / 非平衡物理 / 強励起 / 光物性 / 分子動力学法

Outline of Annual Research Achievements

応募者らによる非平衡量子統計力学分野の一般論を、光科学で問題にする、動的なポンプ場で駆動される非平衡状態の応答に拡張した。具体的には、単一バンドの電子系の場合の定式化を完成し、論文として発表した。さらに、この成果を、マルチバンドの電子系に拡張した。その結果、有効ハミルトニアンの、ベクトルポテンシャルの2次の項を正しく求まることがポイントだとわかり、具体的な表式を得た。
また、物質の非線形応答を分子動力学法により求める、という研究を推し進め、物質の電場に対する非線形応答を、プローブ電場の周波数の様々な組み合わせについて、分子動力学法で求めることができた。
さらに、平衡状態をたった1個の量子純粋状態で表すという、まったく新しい量子統計力学の定式化に成功した。この成果は基礎物理としても応用の観点からも多くの興味を集め、論文は、Phys. Rev. Lett. に掲載されて、Editors' suggestionに選ばれた。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Thermal Pure Quantum States at Finite Temperature (2012)
  • Author(s): S. Sugiura and A. Shimizu
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 108(selected as Editors' suggestion) Issue: 24
  • DOI: 10.1103/physrevlett.108.240401
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nonequilibrium Molecular Dynamics Simulation of Interacting Many Electrons Scattered by Lattice Vibrations (2012)
  • Author(s): Fan Lee, Tatsuro Yuge, Akira Shimizu
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 81 Issue: 6 Pages: 64710-64710
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.064710
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sum Rules and Asymptotic Behaviors for Optical Conductivity of Nonequilibrium Many-Electron Systems (2011)
  • Author(s): A. Shimizu and T. Yuge
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 80 Issue: 9 Pages: 093706-093706
  • DOI: 10.1143/jpsj.80.093706
  • NAID: 40018996900
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 等重率からみる長距離相互作用系の熱力学構造 (2013)
  • Author(s): 日向理彦，清水明
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県、東広島市）
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] 熱的純粋量子状態におけるゆらぎ (2013)
  • Author(s): 杉浦祥，清水明
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県、東広島市）
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] 熱的純粋量子状態におけるエンタングルメント (2013)
  • Author(s): 杉浦祥，清水明
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県、東広島市）
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] 光場中の多バンド有効ハミルトニアンの導出 (2013)
  • Author(s): 弓削達郎，清水明
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県、東広島市）
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] 統計力学の最近の発展と課題 --- 私的考察 (2013)
  • Author(s): 清水明
  • Organizer: 統計物理学懇談会
  • Place of Presentation: 学習院大学（東京都、豊島区）
  • Year and Date: 2013-03-05
  • Invited
• [Presentation] 有限温度の熱的純粋量子状態：統計力学の新しい定式化 (2012)
  • Author(s): 清水明
  • Organizer: 第１７回ナノ量子情報エレクトロニクスセミナー
  • Place of Presentation: 東京大学ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構（東京都、目黒区）
  • Year and Date: 2012-12-26
  • Invited
• [Presentation] 非平衡統計力学と光学過程 (2012)
  • Author(s): 清水明、弓削達郎
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会シンポジウム：超高速分光・散乱と非平衡統計力学・情報統計力学のクロスオー バー
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県、横浜市）
  • Year and Date: 2012-09-20
  • Invited
• [Presentation] Thermal Pure Quantum Stateを用いたカゴメ格子の熱的性質の解析 (2012)
  • Author(s): 杉浦祥，清水明
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県、横浜市）
  • Year and Date: 2012-09-20
• [Presentation] Thermal Pure Quantum Stateによる比熱・帯磁率などの計算公式 (2012)
  • Author(s): 杉浦祥，清水明
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県、横浜市）
  • Year and Date: 2012-09-20
• [Presentation] Universal Properties of Optical Response Functions (2012)
  • Author(s): Akira Shimizu, Tatsuro Yuge
  • Organizer: DYCE International Workshop
  • Place of Presentation: 屈斜路プリンスホテル（北海道、川上郡）
  • Year and Date: 2012-08-07
• [Presentation] Optical Conductivity Sum Rules Extended to Nonequilibrium (2012)
  • Author(s): Tatsuro Yuge, Akira Shimizu
  • Organizer: EXCON2012
  • Place of Presentation: Groningen, Netherland
  • Year and Date: 2012-07-04
• [Presentation] 有限温度における熱的な量子純粋状態 (2012)
  • Author(s): 杉浦祥, 清水明
  • Organizer: 基研研究会「情報統計力学の最前線」
  • Place of Presentation: 京都大学基礎物理学研究所(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-28
• [Presentation] 非平衡状態の二次微分応答関数の総和則・漸近則の検証 (2012)
  • Author(s): 李凡, 弓削達郎, 清水明
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] 熱的な量子純粋状態による統計力学 (2012)
  • Author(s): 杉浦祥, 清水明
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] アンサンブルを使わない統計力学 (2012)
  • Author(s): 清水明, 杉浦祥
  • Organizer: KEK理論センター研究会「量子論の諸問題と今後の発展」(QMKEK4)
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構
  • Year and Date: 2012-03-06
• [Presentation] 量子純粋状態による統計力学の定式化と計算法 (2012)
  • Author(s): 杉浦祥, 清水明
  • Organizer: 基研研究会「物理と情報の階層構造-情報を接点とした諸階層の制御と創発-
  • Place of Presentation: 京都大学基礎物理学研究所
  • Year and Date: 2012-01-06
• [Presentation] 非定常非平衡状態の微分応答係数の普遍的性質 (2011)
  • Author(s): 清水明, 弓削達郎
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] 多電子系の非平衡状態における光学伝導度の総和則と漸近則 (2011)
  • Author(s): 弓削達郎, 清水明
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] 有限温度量子系の典型的な状態とマクロ力学変数の数値計算法 (2011)
  • Author(s): 杉浦祥, 清水明
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] 典型的な量子状態を用いた熱力学量の数値計算法 (2011)
  • Author(s): 杉浦祥, 清水明
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] 多重周波数法による非平衡状態の微分応答関数の分子動力学計算 (2011)
  • Author(s): 李凡, 弓削達郎, 清水明
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] 多重周波数法による非平衡状態の高次微分応答関数の分子動力学計算 (2011)
  • Author(s): 李凡, 弓削達郎, 清水明
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] 非平衡定常状態における応答関数の総和則と液相・個相相転移 (2011)
  • Author(s): 長谷川直紀, 弓削達郎, 清水明
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] 有限温度量子スピン系の典型的な状態を用いた解析 (2011)
  • Author(s): 杉浦祥, 清水明
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Remarks] http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/