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2020 Fiscal Year Research-status Report

高性能計算統計による物性実験データからの情報抽出と計測デザイン

Research Project

Project/Area Number 20K20522
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

大槻 純也  岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (60513877)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中西 義典  東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (00767296)
吉見 一慶  東京大学, 物性研究所, 特任研究員 (10586910)
横谷 尚睦  岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (90311646)
Project Period (FY) 2020-07-30 – 2023-03-31
Keywords強相関電子系 / 計算統計 / データ科学 / 角度分解光電子分光 / スパースモデリング
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、物性実験から物理情報を抽出するため、高性能計算統計の方法論に基づく新しい解析手法を確立すること、また、その解析結果を実験にフィードバックさせた高効率な実験計画法を提案することである。この目的の達成に向けて、本年度は以下の研究を実施した。
(1) 角度分解光電子分光(ARPES)の実験データから計算統計の方法によって情報を抽出する方法論について、定期的なオンラインミーティングを行い検討を行った。その結果、ARPESスペクトルからバンド計算等の結果を使わずにエネルギー分散を導く「エネルギー分散決定法」、および実験データから物質の微視的パラメーター(スピン軌道相互作用の大きさなど)を決定する「モデル選択法」の定式化を行った。具体的な実験データを用いた検証は現在進行中である。
(2) X線を化合物に照射すると、コンプトン散乱により波長の長いX線が観測される。このX線を観測することで、化合物中の電子の運動量分布の情報が得られる。しかし、得られるデータは、運動量分布を散乱ベクトルに射影(2重積分)したものであるため、3次元波数空間中の運動量分布の情報を得ることは困難である。本研究では、この問題にスパースモデリングを応用し、コンプトン散乱のデータから3次元波数空間における運動量分布を再構成する方法を考案した。実際に第一原理計算による化合物のデータを用いた数値計算により、この新しい方法論の有用性を実証した。この成果は投稿準備中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画であるARPESデータに対する新しい方法論については、順調に理論を詰めている段階である。また、当初の計画にはなかった(しかし関連した)コンプトン散乱データに対する新しい方法論も論文投稿まで見通しができている状況である。

Strategy for Future Research Activity

研究実績(2)のコンプトン散乱に対する新し方法論については、論文の投稿を行う。研究実績(1)のARPESデータに対する新しい方法論については、数値計算を行い理論の実証を行い、来年度中に論文投稿まで完了する計画である。

Causes of Carryover

コロナウイルスの影響でほとんどの学会や出張が中止になったため、繰越の必要が生じた。繰越額は翌年度分の助成金と合わせて、計算機クラスターやデータサーバー、および実験消耗品の購入に充てる計画である。また、コロナウイルスによるヨーロッパのロックダウンにより、海外メーカでの装置修理が計画より長引いた。装置修理費用については繰越を行い、翌年度執行する。

  • Research Products

    (16 results)

All 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Efficient ab initio Migdal-Eliashberg calculation considering the retardation effect in phonon-mediated superconductors2020

    • Author(s)
      Wang Tianchun、Nomoto Takuya、Nomura Yusuke、Shinaoka Hiroshi、Otsuki Junya、Koretsune Takashi、Arita Ryotaro
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 102 Pages: 134503-1~8

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.102.134503

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spectral properties of heterostructures containing half-metallic ferromagnets in the presence of local many-body correlations2020

    • Author(s)
      Weh A.、Otsuki J.、Schnait H.、Evertz H. G.、Eckern U.、Lichtenstein A. I.、Chioncel L.
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 2 Pages: 43263-1~14

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.2.043263

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Robust surface structure analysis with reliable uncertainty estimation using the exchange Monte Carlo method2020

    • Author(s)
      Nagai Kazuki、Anada Masato、Nakanishi-Ohno Yoshinori、Okada Masato、Wakabayashi Yusuke
    • Journal Title

      Journal of Applied Crystallography

      Volume: 53 Pages: 387~392

    • DOI

      10.1107/S1600576720001314

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multiplication Method for Fine-Tuning Regularization Parameter of a Sparse Modeling Technique Tentatively Optimized via Cross Validation2020

    • Author(s)
      Nakanishi-Ohno Yoshinori、Yamasaki Yuichi
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 89 Pages: 094804-1~8

    • DOI

      10.7566/JPSJ.89.094804

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ハーフメタル候補物質CoS2のスピン分解電子構造2021

    • Author(s)
      藤原弘和, 寺嶋健成, 脇田高徳, 矢野佑幸, 細田渉, 片岡範行, 照屋淳志, 垣花将司, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦, 矢治光一郎, 原沢あゆみ, 黒田健太, 辛埴, 堀場弘司, 組頭広志, 大槻純也, 竹森那由多, H.O. Jeschke, 村岡祐治, 横谷尚睦
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
  • [Presentation] 層状窒化ハロゲン化物の電子構造2021

    • Author(s)
      片岡範行, 田中将嗣, 脇田高徳, 村岡祐治, 横谷尚睦
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
  • [Presentation] 共役変数を用いたガウス過程回帰の再定式化と統計物理的解析2021

    • Author(s)
      長野泰志, 中西(大野)義典, 福島孝治
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
  • [Presentation] 物性研究分野でのオープンソースソフトウェア開発・高度化プロジェクトの紹介2021

    • Author(s)
      吉見一慶
    • Organizer
      第13回K-CONNEX研究会
    • Invited
  • [Presentation] 第一原理有効ハミルトニアンに基づいた鉄系超伝導体の超伝導転移温度の予測器構築2021

    • Author(s)
      井戸康太、本山裕一、三澤貴宏、吉見一慶
    • Organizer
      物性科学におけるデータ科学の今と未来
  • [Presentation] ベイズ最適化パッケージ PHYSBO2021

    • Author(s)
      本山裕一、吉見一慶、川島直輝、田村亮、寺山慧、植野剛、津田宏治
    • Organizer
      物性科学におけるデータ科学の今と未来
  • [Presentation] シミュレーションデータを教師とした機械学習によるBose原子気体超流動の温度推定2021

    • Author(s)
      伊藤義土, 吉見一慶, 二国徹郎, 荒畑恵美子
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
  • [Presentation] 動的平均場理論による非局所相関の計算とGPU化2020

    • Author(s)
      大槻純也
    • Organizer
      物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の新展開2020」
    • Invited
  • [Presentation] Efficient ab initio Migdal-Eliashberg calculation considering the retardation effect in phonon-mediated superconductors2020

    • Author(s)
      Tianchun Wang, Takuya Nomoto, Yusuke Nomura, Hiroshi Shinaoka, Junya Otsuki, Takashi Koretsune, Ryotaro Arita
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [Presentation] ガウス過程回帰の摂動論的近似2020

    • Author(s)
      長野泰志, 中西(大野)義典, 福島孝治
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [Presentation] ガウス過程回帰の摂動論的近似2020

    • Author(s)
      長野泰志, 中西(大野)義典, 福島孝治
    • Organizer
      第23回情報論的学習理論ワークショップ
  • [Presentation] スパースモデリングを用いた解析接続と圧縮基底の応用2020

    • Author(s)
      吉見一慶
    • Organizer
      東京大学物性研究所 機械学習セミナー

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Published: 2021-12-27  

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