第一原理計算による5dパイロクロア酸化物超格子系の物性解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K17735
• 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 – 2019-03-31
• Keywords: 量子不純物ソルバー / 量子モンテカルロ法

Outline of Annual Research Achievements

強相関遷移金属化合物界面の電子構造計算を実現するため、その基盤技術である量子モンテカルロ法に基づく量子不純物ソルバーの開発を今年度行った。特に、混成項展開法 (CT-HYB)、相互作用展開法 (CT-INT)の2つの異なる原理に基づいたC++コードを開発した。双方とも、スピン軌道相互作用の取り扱いが可能な先進的なコードである。前者に関しては、物理学シミュレーションのためのプログラムライブラリ、「ALPSCoreライブラリ」の基盤の上に実装された。プログラムコード、および詳細な実装を解説した論文が公開されている [HS, E. Gull, P. Werner
Computer Physics Communications 215, 128 (2017)]. 後者に関しては、実装は完了しており、幾つかのテスト計算を行った (スピン軌道相互作用を含む単軌道ハバード模型のクラスター動的平均場近似計算など)。第2年度に公開を予定している。また、研究の実施計画を策定した段階では予定していなかったが、量子多体系の効率的な計算に欠かせない基盤技術として、量子モンテカルロデータの疎表現の発見と、それを利用した新しい解析接続法の開発、量子モンテカルロデータの圧縮技術を開発した。現在論文2編が審査中である (arXiv:1702.03054, arXiv:1702.03056). 前者は、界面における準粒子バンドの解析に利用することを予定している。後者の技術に関しては、量子モンテカルロ法を大幅に高速化が可能であるため、2つの量子不純物ソルバーへの実装を進めている。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、プログラムコード・手法開発が進展している。加えて、当初予期していなかった、本研究計画の推進に大きな寄与をもたらす、量子モンテカルロデータの疎表現の発見が行われた。2つを勘案すると、当初の計画計画よりも順調に進んでいると結論できる。

Strategy for Future Research Activity

動的平均場近似計算コードの開発を行うと共に、量子モンテカルロ法データの疎表現の利用を推進する。特に、後者に関しては、2つの量子不純物ソルバーへの実装を進め、現実の物質の計算への適用と性能評価を行う。

Causes of Carryover

当初の予定以上に早く成果がでたため、当初購入を予定したコンピュータ機器の購入を取りやめ、成果発表のための旅費を増やした。そのため、使用額に乖離が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

第2年度は、すでに成果が得られている話題に関する宣伝活動に旅費を主に使う予定である。

Research Products

• [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)
  • Country Name: SWITZERLAND
  • Counterpart Institution: フリブール大学/スイス連邦工科大学チューリッヒ校
• [Int'l Joint Research] ミシガン大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: ミシガン大学
• [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
• [Journal Article] A spin-freezing perspective on cuprates (2016)
  • Author(s): Philipp Werner, Shintaro Hoshino, Hiroshi Shinaoka
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 94 Pages: 245134 (1-9)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.94.245134
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [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 – 2016-10-26
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] パイロクロアjeff=1/2模型のクラスター型動的平均場近似に基づく有限温度相図 (2016)
  • Author(s): 品岡寛, 野村悠祐
  • 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 – 2016-09-16
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 業績一覧
  • URL: http://shinaoka.sakura.ne.jp/activity.html