2018 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
17K14148
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
曽田 繁利 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (60466414)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 量子ダイナミクス / 強相関系 / 密度行列繰り込み群法 / 大規模計算 / 手法開発 / 量子アニーリング / 量子コンピュータ / 量子情報 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では強相関量子系の量子ダイナミクスを明らかにするため、密度行列繰り込み群法を拡張した強相関量子シミュレータの開発とその応用を目的としている。平成３０年度における密度行列繰り込み群法による強相関量子シミュレータ開発の進展としては、これまでに開発したプログラムの大規模並列化、また様々な強相関量子系や系の時間依存性への対応などのプログラムの機能の拡張が挙げられる。さらに、強相関量子系の実時間ダイナミクスに対し、各時刻での量子状態の判定を効率的に可能にするため、新たに機械学習分野で発展したニューラル・ネットワークによる手法を開発した。この手法は、密度行列繰り込み群法の計算過程で得られる縮約密度行列の固有値に対応するエンタングルメント・スペクトルから量子相を直接を判定する。すでに知られている半充填のハバード模型の基底状態相図について学習したニューラル・ネットワークで確認を行ったところ相境界を正しく判定することが可能であることが確認された。さらに、これを量子ダイナミクスの研究に応用するため、レーザーパルスにより励起された時間発展する非平衡状態の判定に適用し、これとは別に計算した相関関数との比較を行ったところ光誘起相転移の判定が可能であること、またこれまでに知られていない量子相の発見につながった。したがって、この方法は強相関量子系の量子ダイナミクス研究に対し非常に有用であると考えられる。この研究成果は学会等で発表し、また論文を投稿中である。また、開発した量子ダイナミクスシミュレータをSPring-8等の大規模実験施設より得られた実験結果と対応した強相関量子系の励起ダイナミクスの研究に応用し、その研究成果を学会や論文で報告した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに開発した多次元強相関量子系に対応した直交多項式展開法を用いた時間依存密度行列繰り込み群法や動的密度行列繰り込み群法が問題なく実行できることが確認され、その大規模並列プログラムの開発も順調に進んでいる。同時に機械学習の手法を応用した量子ダイナミクス研究手法の開発も進んでいる。また、ここで開発された密度行列繰り込み群法による量子アニーリングシミュレータの応用研究も順調に進んでいる。したがって、本研究課題は概ね順調に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
研究計画通り、今後も研究を推進する予定である。物性物理分野における量子ダイナミクス研究とそのための大規模並列密度行列繰り込み群法のプログラム開発については、より広汎な応用が可能になるよう機能を拡張し、様々な研究への応用が可能になるよう開発を進める予定である。また、物性物理分野にとどまらず、ゲート方式の量子コンピュータをシミュレートすることが可能な時間依存密度行列くりこみ群法の研究開発も進める予定である。
|
| Causes of Carryover |
本研究課題が問題なく進行し、問題が発生した場合の研究打ち合わせにかかる旅費を必要としなかったため次年度使用額が生じた。使用計画としては、本研究課題の成果発表のための学会参加の旅費にあてる予定である。
|
Research Products
(11 results)
