First-principles calculations of two-particle response realized by dimensionality reduction

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01003
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: Shinaoka Hiroshi 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (40773023)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉見 一慶 東京大学, 物性研究所, 特任研究員 (10586910) ; 大槻 純也 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (60513877) ; 是常 隆 東北大学, 理学研究科, 教授 (90391953) ; 播木 敦 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90875783)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 量子多体理論 / 量子埋め込み理論 / テンソルネットワーク

Outline of Final Research Achievements

(1) Developed Green's function compression techniques based on "sparse modeling" and released open-source software. (2) Developed dimensionality reduction techniques for quantum field theory based on the quasi-quantum computation technique, Quantics Tensor Train (QTT), and implemented the solution of the Bethe-Salpeter equation using tensor networks. (3) Developed an interface between RESPACK and Wannier90, enabling the calculation of effective interactions. (4) Using the dynamical mean-field calculation software DCore, calculated the spin excitation spectrum of SrRu2O6. The investigation of changes due to crossover revealed that the spin excitation spectrum is insufficient for elucidating the low-temperature structure.

Free Research Field

量子多体理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の最大の成果は、テンソルネットワークという汎用的な次元圧縮技術により、場の量子論計算を高速化する道筋を開いたことにある。これにより、巨大な多次元数値データである二粒子応答関数において、一般的な時空依存性、スピン軌道依存性などの圧縮が可能になり、外場応答の第一原理計算に大きく前進した。研究成果は、社会還元のため、オープンソースソフトウェアの形で順次公開されている。