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2013 Fiscal Year Annual Research Report

非平衡散逸系におけるプロトコル依存性の解析とその「熱」機関への応用

Research Project

Project/Area Number 25287098
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

早川 尚男  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (90222223)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 内山 智香子  山梨大学, 医学工学総合研究部, 教授 (30221807)
沙川 貴大  東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (60610805)
渡辺 優  京都大学, 基礎物理学研究所, 助教 (80633271)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywordsプロトコル依存性 / 熱機関 / エンタングルメント / 粉体 / ゆらぎの定理
Research Abstract

2013年度にはプロトコル依存性を論じる前段階として剪断粉体系のMCTの定式化を試み、幾つかの国際会議で招待講演を行い、論文を投稿した。しかしながら未だ完成には道遠く、現在も手直しを行っている。振動剪断粉体系での剛性率の充たすスケーリングについても雪崩と絡めて機構を解明し、論文を投稿した。また粉体のような時間反転対称性のない系の揺らぎの定理、Jarzynski等式等の拡張を確証した論文を出版した。
量子ドット系に関しては操作経路に依存したエントロピーの存在を確立した論文を出版した。また局在スピンが存在する場合についても平均バイアスのない系でのポンピングカレントの存在を解析的に求めた論文を投稿した。更にポンピングカレントの非断熱効果を明らかにした。
非ガウス熱浴系の研究については、熱浴の性質だけでなく伝導を担う系の性質に依存するその特異な熱伝導の性質を明らかにした論文を出版した。また圧力が一緒で温度が異なる気体を隔てる断熱ピストンが動く方向が摩擦係数の大きさに依存して変わる事を示した。
またエンタングルメント熱機関の構築に向けてエンタングルメントから受ける熱力学的仕事を明らかにした論文を発表し、量子力学的なゆらぎの定理を発表した。
更に当該研究課題と直接関係していない可能性があるが、分担者の一人は、情報熱力学と因果関係ネットワークについて大きな成果を挙げて注目され、これまでの業績を含めてYoung Scientist Prize of the C3 Commission (Statistical Physics) of IUPAPを受賞する栄誉に輝いた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

研究実績の概要に見る通り、多くの成果がこの1年で得られており、査読付き雑誌論文の出版だけ数えても17本、内外での招待講演も12件に上っている。また交付申請書と照らし合わせてみても、概ね予定通り研究が進行している。勿論、一部の研究についてはそれをまとめる段階、或いは論文投稿後の修正等に予定より時間がかかっている面もあるが、想定内と言える。
2月には研究分担者が一堂に集まって研究成果報告会を行い、その情報の相互交換を行った。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究も当初の研究計画申請書に書かれた方針に概ね従って一層の推進を行う予定である。分担者間の研究上の情報交換もSkypeやe-mailを通して積極的に行い、更に年に一度は分担者を集めて成果報告会並びに研究上の議論を行う予定である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

繰り越しが2015円出たが誤差のうちであり、無理に残高ゼロにしなかった結果である。
僅か2015円なので、その他の雑費として使用する予定である。

  • Research Products

    (45 results)

All 2014 2013

All Journal Article (17 results) (of which Peer Reviewed: 17 results) Presentation (25 results) (of which Invited: 12 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Roles of dry friction in the fluctuating motion of an adiabatic piston2014

    • Author(s)
      Tomohiko G. Sano and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 89 Pages: 032104(1-7)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.89.032104

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of elastic vibrations on normal head-on collisions of isothermal spheres2014

    • Author(s)
      Ryo Murakami and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 89 Pages: 012205(1-18)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.89.012205

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nonequilibrium identities of granular vibrating beds2014

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Comptes Rendus Mecanique

      Volume: 342 Pages: 17-24

    • DOI

      10.1016/j.crme.2013.10.009

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Non-adiabatic effect on quantum heat flux control2014

    • Author(s)
      Chikako Uchiyama
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermodynamic and logical reversibilities revisited2014

    • Author(s)
      Takahiro Sagawa
    • Journal Title

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      Volume: 2014 Pages: P03025(1-33)

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2014/03/P03025

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Jet-induced jammed states of granular jet impacts2013

    • Author(s)
      Tomohiko G. Sano and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2013 Pages: 103J02(1-18)

    • DOI

      10.1093/ptep/ptt078

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Breakdown of a renormalized perturbation expansion around mode-coupling theory of the glass transition2013

    • Author(s)
      Grzegorz Szamel, Elijah Flenner and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      EPL(Europhysics Letters)

      Volume: 103 Pages: 56003(1-6)

    • DOI

      10.1209/0295-5075/103/56003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nonequilibrium identities and response theory for dissipative particles2013

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa and Michio Otsuki
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 88 Pages: 032117(1-9)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.88.032117

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Geometrical Excess Entropy Production in Nonequilibrium Quantum Systems2013

    • Author(s)
      Tatsuro Yuge, Takahiro Sagawa, Ayumu Sugita, and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Journal of Statistical Physics

      Volume: 153 Pages: 412-441

    • DOI

      10.1007/s10955-013-0829-2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative test of the time dependent Gintzburg-Landau equation for sheared granular flow in two dimensions2013

    • Author(s)
      Kuniyasu Saitoh and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Physics of Fluids

      Volume: 25 Pages: 070606(1-12)

    • DOI

      10.1063/1.481281

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Heat conduction induced by non-Gaussian athermal fluctuations2013

    • Author(s)
      Kiyoshi Kanazawa, Takahiro Sagawa, and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      10.1103/PhysRevE.87.052124

      Volume: 87 Pages: 052124(1-10)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.87.052124

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermodynamic work gain from entanglement2013

    • Author(s)
      Ken Funo, Yu Watanabe, and Masahito Ueda
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 88 Pages: 052319(1-7)

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.88.052319

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Integral quantum fluctuation theorems under measurement and feedback control2013

    • Author(s)
      Ken Funo, Yu Watanabe, and Masahito Ueda
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 88 Pages: 052121(1-6)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.88.052121

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simultaneous continuous measurement of photon-counting and homodyne detection on a free photon field: dynamics of state reduction and the mutual influence of measurement backaction2013

    • Author(s)
      Yui Kuramochi, Yu Watanabe and Masahito Ueda
    • Journal Title

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      Volume: 46 Pages: 425303(1-19)

    • DOI

      10.1088/1751-8113/46/42/425303

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Role of mutual information in entropy production under information exchanges2013

    • Author(s)
      Takahiro Sagawa and Masahito Ueda
    • Journal Title

      New Journal of Physics

      Volume: 15 Pages: 125012(1-23)

    • DOI

      10.1088/1367-2630/15/12/125012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Heat Engine Driven by Purely Quantum Information2013

    • Author(s)
      Jung Jun Park, Kang-Hwan Kim, Takahiro Sagawa, and Sang Wook Kim
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 111 Pages: 230402(1-5)

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.111.230402

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Information Thermodynamics on Causal Networks2013

    • Author(s)
      Sosuke Ito and Takahiro Sagawa
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 111 Pages: 180603(1-6)

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.111.180603

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 散逸系のゆらぎの関係式:トレーサーの充たす条件式2014

    • Author(s)
      早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] Quantum pumping under strong system-environment interaction2014

    • Author(s)
      内山千香子
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] 情報交換プロセスにおけるゆらぎの定理2014

    • Author(s)
      沙川貴大
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大
    • Year and Date
      20140327-20140330
    • Invited
  • [Presentation] 量子測定理論の基礎2014

    • Author(s)
      渡辺優
    • Organizer
      量子情報チュートリアルワークショップ
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      20140322-20140322
    • Invited
  • [Presentation] 情報処理過程における熱力学第二法則2014

    • Author(s)
      沙川貴大
    • Organizer
      計測自動制御学会第一回制御部門マルチシンポジウム(MSCS2014)
    • Place of Presentation
      電気通信大学,東京
    • Year and Date
      20140304-20140307
  • [Presentation] Non-adiabatic effect on quantum pumping2014

    • Author(s)
      Chikako Uchiyama
    • Organizer
      APS March meeting
    • Place of Presentation
      Denver, Colorado, USA
    • Year and Date
      20140303-20140307
  • [Presentation] 孤立量子系の熱平衡化2014

    • Author(s)
      渡辺優
    • Organizer
      第3回QUATUO研究会
    • Place of Presentation
      高知工科大
    • Year and Date
      20140111-20140112
  • [Presentation] 散逸粒子系のゆらぎの定理2013

    • Author(s)
      早川尚男
    • Organizer
      鳥取非線形研究会2013
    • Place of Presentation
      鳥取大学
    • Year and Date
      20131208-20131209
  • [Presentation] Random matrix study of time scale of thermalization after a quantum quench2013

    • Author(s)
      Yu Watanabe
    • Organizer
      Interdisciplinary mini-workshop on nonequilibrium physics
    • Place of Presentation
      京都大学理学研究科
    • Year and Date
      20131207-20131208
  • [Presentation] Fluctuation Theorem with Information Exchange2013

    • Author(s)
      Takahiro Sagawa
    • Organizer
      Solvay Workshop on "Thermodynamics of Small Systems"
    • Place of Presentation
      Brussels, Belgium
    • Year and Date
      20131202-20131204
    • Invited
  • [Presentation] Role of Mutual Information in Entropy Production under Information Exchanges2013

    • Author(s)
      Takahiro Sagawa
    • Organizer
      East Asia Joint Seminars on Statistical Physics (EAJS-SP2013)
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所
    • Year and Date
      20131021-20131024
    • Invited
  • [Presentation] Mode-coupling theory for sheared granular liquids2013

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa and Koshiro Suzuki
    • Organizer
      Glastag
    • Place of Presentation
      University of Muenster, Germany
    • Year and Date
      20131006-20131008
    • Invited
  • [Presentation] はじめに(孤立量子系の熱統計力学シンポジウム)2013

    • Author(s)
      早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] 孤立量子系における平衡化のタイムスケールの導出2013

    • Author(s)
      渡辺優
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] Quantum pump for fast modulation2013

    • Author(s)
      内山千香子
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] Second law of thermodynamics with the QC-mutual information2013

    • Author(s)
      Takahiro Sagawa
    • Organizer
      Summer Workshop on "Physics, Mathematics, And All That Quantum Jazz"
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      20130807-20130809
    • Invited
  • [Presentation] Fluctuation theorem for information exchanges2013

    • Author(s)
      Takahiro Sagawa
    • Organizer
      Statphys 25
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      20130722-20130726
    • Invited
  • [Presentation] Can we use mode-coupling theory to jamming transition?2013

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa and Koshiro Suzuki
    • Organizer
      Mode-coupling theory for sheared granular liquids
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Year and Date
      20130721-20130726
    • Invited
  • [Presentation] Imitating Chemical Motors with Information Motors2013

    • Author(s)
      Takahiro Sagawa
    • Organizer
      2013 Taiwan International Workshop on Biophysics and Complex Systems
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      20130717-20130720
    • Invited
  • [Presentation] Nonequilibrium identities in dissipative systems2013

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      Physics of glassy and granular materials
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所
    • Year and Date
      20130716-20130719
  • [Presentation] Mode coupling theory for sheared granular liquids2013

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa and Koshiro Suzuki
    • Organizer
      Powders & Grains 2013
    • Place of Presentation
      Sydney, Australia
    • Year and Date
      20130708-20130712
  • [Presentation] Non-equilibrium identities and nonlinear response theory for granular fluids2013

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      Physocs of Granular Flows
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所
    • Year and Date
      20130625-20130627
  • [Presentation] Non-equilibrium Identities and Nonlinear Response Theory for Granular Fluids2013

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      Conference “Complex Dynamics of Granular Systems”
    • Place of Presentation
      KITPC, Bejing, China
    • Year and Date
      20130602-20130607
    • Invited
  • [Presentation] Mode-coupling Theory for Sheared Granular Liquids2013

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      Complex Dynamics in Granular Systems
    • Place of Presentation
      KITPC, Bejing, China
    • Year and Date
      20130522-20130621
    • Invited
  • [Presentation] Nonequilibrium Thermodynamics of Quantum Information Processing2013

    • Author(s)
      Takahiro Sagawa
    • Organizer
      The 11th US-Japan Joint Seminar on Quantum Electronics and Laser Spectroscopy
    • Place of Presentation
      奈良
    • Year and Date
      20130409-20130412
    • Invited
  • [Book] Formulation of Uncertainty Relation Between Error and Disturbance in Quantum Measurement by Using Quantum Estimation Theory2014

    • Author(s)
      Yu Watanabe
    • Total Pages
      122
    • Publisher
      Springer
  • [Book] POWDERS AND GRAINS 2013: Proceedings of the 7th International Conference on Micromechanics of Granular Media (AIP Conf 1542)2013

    • Author(s)
      Aibing Yu , Kejun Dong , Runyu Yang and Stefan Luding edit
    • Total Pages
      1322
    • Publisher
      AIP
  • [Book] Nonequilibrium Statistical Physics of Small Systems: Fluctuation Relations and Beyond2013

    • Author(s)
      R. Klages, W.Just and C. Jarzynski edit
    • Total Pages
      418
    • Publisher
      Wiley-VCH

URL: 

Published: 2015-05-28  

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