2021 Fiscal Year Research-status Report
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17K14148
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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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, 技師 (60466414)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 量子ダイナミクス / 強相関量子系 / 量子多体系 / 密度行列繰り込み群法 / 大規模計算 / 量子コンピュータ / 量子情報 / 手法開発 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度の研究では、これまでに開発した大規模並列密度行列繰り込み群法のプログラムのスーパーコンピュータ「富岳」利用に向けた高度化開発を行なった。特に、「富岳」をはじめとした巨大な計算資源を利用することで初めて可能となる手法として、多次元の量子多体系に対応した無限系動的密度行列繰り込み群法を新たに開発した。本手法の開発では、動的密度行列繰り込み群法で計算が必要となる励起状態の計算に対して本課題実施者が開発した直交多項式展開法を用いることで効率的かつ高精度な計算の実行を可能とした。本手法は、密度行列繰り込み群法の多次元系への適用手法として一般的な一次元系に長距離相互作用を導入することで多次元の格子形状を再現する手法とは異なり、多次元の格子系の任意の数の格子点を一次元系に帰着できるようにまとめる。そのため、密度行列繰り込み群法の取り扱いとしては、まとめた格子点の分の自由度を持つ「大きな自由度を持つ格子点」の一次原型として取り扱われる。取り扱う格子形状に合わせて長距離相互作用を導入する一般的な多次元系に対する密度行列繰り込み群法に対して、本手法は「大きな自由度を持つ格子点」を取り扱う分、密度行列繰り込み群法の１ステップあたりの計算コストは大きくなる。ただし、格子点の自由度に対して並列化を行うことは比較的容易であるため、本手法は大規模計算に適していると考えられる。本手法については、これまでに実績のある密度行列繰り込み群法に対する大規模並列化手法を用いたプログラム開発を行い、本手法の利用環境として昨年度までに開発した大規模並列密度行列繰り込み群法のプログラム群の一つとして導入し、他の手法と同様に統一的なフォーマットで利用可能とした。また、開発したプログラムを応用して量子多体系に対する研究成果、また量子アニーリングの安定性を議論する研究成果を論文等で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
強相関量子シミュレータの開発については、当初に予定していた手法の開発、およびその手法の実装を完了している。今後、本分野の研究の進展とも歩調を合わせさらなる研究の進展も期待される。同時に、開発した大規模並列密度行列繰り込み群法プログラムはより利用者が簡便に取り扱うことができるよう改良を重ねており、実際に開発したプログラムを用いた応用研究も順調に進展し、その研究成果も論文や学会で報告している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに開発した密度行列繰り込み群法による強相関量子シミュレータをさらに発展させることを目的に研究開発を引き続き行う。特に、「富岳」をはじめとした最新の大規模計算機の利用を想定し、これまではその計算コストの大きさから非現実的であった計算の実現に向けた手法開発とその大規模並列計算に向けたプログラム開発を行う。また、これまでの研究成果について積極的に発表を行うこと、関連して本研究で開発した強相関量子シミュレータの利用促進を図り、本研究分野の発展に貢献したい。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の感染拡大防止に関連して参加を予定していた国内外の学会等のオンライン開催等により旅費の使用が無かったため。
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Research Products
(7 results)
