Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
原子、分子、固体中の電子や、原子核中の核子などの量子多体問題を厳密に解くことができれば、系の様々な性質は原理的にはすべて計算が可能となる。しかしながら、量子多体問題の基底状態は数値的に求めることすら非常に困難であり、そのため多くの近似手法が数十年に渡り開発されてきた。本研究では、深層ニューラルネットワークと機械学習の知見を用い、新たな量子多体問題の計算手法を開発する。また、本研究で得られた知見をもとに、密度汎関数理論などの既存の量子多体計算の手法へフィードバックする。
身の回りの物質の性質の多くは、物質を構成する電子の振る舞いにより記述され、原子核の性質は原子核を構成する核子の振る舞いによって記述される。核子と電子は双方ともシュレディンガー方程式に従うフェルミオンである。したがって、多体シュレディンガー方程式を解くことによりこれらの性質を調べることができる。しかしながら、多体シュレディンガー方程式をそのまま解くことは非常に困難であり、今まで長年にわたり様々な研究が行われ、様々な手法が提案されてきた。その中でも多くの手法は、変分原理に基づく手法である。ここで、変分原理では計算精度は試行関数が記述可能な空間に大きく依存する。そこで、任意の関数を任意の精度で記述可能なニューラルネットワークを試行関数に用いることで、計算精度を大きく向上させることができる。本年度は、本手法を相対論的量子力学の基礎方程式であるディラック方程式に適用する研究を行った。原子核構造や超重元素の電子状態においては、相対論効果が重要になる場合があることが知られている。しかしながら、相対論的量子力学の基礎方程式であるディラック方程式では、負エネルギー解の存在により、単純に変分原理を適用すると「変分崩壊」と言われる、負の無限に計算が発散してしまう問題が知られており、その問題を解決するために「逆ハミルトニアン法」と呼ばれる手法が1990年代に提案された。本手法が、ニューラルネットワークを用いた教師なし機械学習にも適用可能であることを、一体問題ではあるものの示した。
令和6年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2025 2024 2023 Other
All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results, Peer Reviewed: 11 results, Open Access: 5 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 16 results, Invited: 20 results)
Physical Review Research
Volume: 7 Issue: 1 Pages: 013050-013050
10.1103/physrevresearch.7.013050
Physical Review C
Volume: 111 Issue: 2 Pages: 025802-025802
10.1103/physrevc.111.025802
Volume: 109 Issue: 6 Pages: 064305-064305
10.1103/physrevc.109.064305
Volume: 109 Issue: 1
10.1103/physrevc.109.l011302
Il Nuovo Cimento C
Volume: 47 Pages: 52-52
Volume: 107 Issue: 5 Pages: 054307-054307
10.1103/physrevc.107.054307
Volume: 107 Issue: 5 Pages: 054314-054314
10.1103/physrevc.107.054314
Volume: 107 Issue: 6 Pages: 064302-064302
10.1103/physrevc.107.064302
Phys. Rev. Research
Volume: 9 Issue: 3 Pages: 033189-033189
10.1103/physrevresearch.5.033189
Volume: 108 Issue: 3 Pages: 034315-034315
10.1103/physrevc.108.034315
Physics Letters B
Volume: 846 Pages: 138232-138232
10.1016/j.physletb.2023.138232