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2015 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 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, 総合研究部, 教授 (30221807)
沙川 貴大  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 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 – 2016-03-31
Keywordsプロトコル依存性 / 熱機関 / 粉体 / ゆらぎ / エンタングルメント
Outline of Annual Research Achievements

4年計画の3年目であったが、進捗が早く、切りが良かったので本研究計画の最終年度とした。
本年度の研究として、研究代表者としてはミクロ理論から出発して粉体流の粘性率の発散を定量的に予言する事に成功し、それをPRLに出版したた事を第一に取り上げたい。その他、非ガウスノイズの研究の集大成が行われ、その成果が一定の注目を集めた事、国際共同研究が進展し、その成果の出版物が一定の注目を集めた事を記録に留めたい。
分担者のうち、沙川の露出度、注目度は非常に高く、多くの国際会議の招待講演、オリジナルの研究成果の発表の他に本の執筆を行った。彼のマックスウェルの悪魔とそのにフィードバックコントロールの研究にも大きな成果が出て、今後異なったフェーズに移るだろう。
内山はミラノ大学との共同研究を論文として出版した他、国際会議を主宰した。渡辺は多くの研究会で発表する機会があった。
本研究に関連して、分担者の沙川が西宮湯川記念賞受賞の栄誉に輝いた事は研究チームの大いなる喜びであった。彼にとっても研究チームにとっても2013年のYoung Scientist Prize of the C3 Commission (Statistical Physics) of IUPAPに続く快挙であった。また代表者の元学生であり、分担者の沙川の共同研究者でもあった金澤輝代士が第10回日本物理学会若手奨励賞:領域11に輝いた他、彼の学位論文が優秀論文として認められSpringer thesesから出版されることが決まっている事も本研究課題の実績に数えられる。その他、2015年にJCPから出版された薮中-早川の論文がJCP editors' choice for 2015の一論文に選ばれ、論文2のSaitoh et al.がSoft Matterの裏表紙に取り上げられ、論文3のBrilliantov et al.が海外メディアに取り上げられ、論文9のIto and Sagawaは、科学新聞(2015年7月17日),マイナビニュース(2015年6月26日),財経新聞(2015年7月5日)に取り上げられている。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (47 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 12 results,  Open Access: 11 results,  Acknowledgement Compliant: 11 results) Presentation (28 results) (of which Int'l Joint Research: 16 results,  Invited: 18 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Paris Diderot - Paris 7(France)

    • Country Name
      France
    • Counterpart Institution
      University of Paris Diderot - Paris 7
  • [Int'l Joint Research] Queen Mary University of Londaon/University of Leicester(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      Queen Mary University of Londaon/University of Leicester
  • [Int'l Joint Research] Indian Institute of Technology(India)

    • Country Name
      India
    • Counterpart Institution
      Indian Institute of Technology
  • [Int'l Joint Research] Aalto University/University of Oulu(Finland)

    • Country Name
      Finland
    • Counterpart Institution
      Aalto University/University of Oulu
  • [Int'l Joint Research] Università degli Studi di Milano(Italy)

    • Country Name
      Italy
    • Counterpart Institution
      Università degli Studi di Milano
  • [Int'l Joint Research]

    • # of Other Countries
      9
  • [Journal Article] Drag Law of Two-Dimensional Granular Fluids2016

    • Author(s)
      Satoshi Takada and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Journal of Engineering Mechanics

      Volume: 142 Pages: C4016004/1-6

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0001054

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Thermodynamics of information exchange between two coupled quantum dots2016

    • Author(s)
      Aki Kutvonen, Takahiro Sagawa, and Tapio Ala-Nissila
    • Journal Title

      Phyical Review E

      Volume: 93 Pages: 032147/1-7

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevE.93.032147

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Measurement-feedback formalism meets information reservoirs2016

    • Author(s)
      Naoto Shiraishi, Takumi Matsumoto, and Takahiro Sagawa
    • Journal Title

      New Journal of Physics

      Volume: 18 Pages: 013044/1-8

    • DOI

      10.1088/1367-2630/18/1/013044

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Asymptotic Derivation of Langevin-like Equation with Non-Gaussian Noise and Its Analytical Solution2015

    • Author(s)
      Kiyoshi Kanazawa, Tomohiko G. Sano, Takahiro Sagawa, and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Journal of Statistical Physics

      Volume: 160 Pages: 1294-1335

    • DOI

      DOI 10.1007/s10955-015-1286-x

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Hydrodynamic instabilities in shear flows of dry cohesive granular particles2015

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

      Soft Matter

      Volume: 11 Pages: 5738-5747

    • DOI

      DOI: 10.1039/C5SM01160D

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Size distribution of particles in Saturn’s rings from aggregation and fragmentation2015

    • Author(s)
      Nikolai Brilliantov, P.L. Krapivsky, Anna Bodrova, Frank Spahn, Hisao Hayakawa, Vladimir Stadnichuk, and Jürgen Schmidt
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      Volume: 112 Pages: 9536-9541

    • DOI

      doi: 10.1073/pnas.1503957112

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Divergence of Viscosity in Jammed Granular Materials: A Theoretical Approach2015

    • Author(s)
      Koshiro Suzuki and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 115 Pages: 098001/1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.115.098001

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov states in a superconducting ring with magnetic fields: Phase diagram and the first-order phase transitions Phys. Rev. B 92, 224512 (2015) [7pages]2015

    • Author(s)
      Ryosuke Yoshii, Satoshi Takada, Shunji Tsuchiya, Giacomo Marmorini, Hisao Hayakawa, and Muneto Nitta
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 92 Pages: 224512/1-7

    • DOI

      DOI: 10.1103/PhysRevB.92.224512

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Maxwell's demon in biochemical signal transduction with feedback loop2015

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

      Nature Communications

      Volume: 6 Pages: 7498/1-6

    • DOI

      10.1038/ncomms8498

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Role of measurement-feedback separation in autonomous Maxwell's demons2015

    • Author(s)
      Naoto Shiraishi, Sosuke Ito, Kyogo Kawaguchi, and Takahiro Sagawa
    • Journal Title

      New Journal of Physics

      Volume: 17 Pages: 045012/1-11

    • DOI

      10.1088/1367-2630/17/4/045012

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Energy backflow and non-Markovian dynamics2015

    • Author(s)
      Giacomo Guarnieri, Chikako Uchiyama, and Bassano Vacchini
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 93 Pages: 012118/1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.93.012118

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Dynamics of quantum tomography in an open system2015

    • Author(s)
      Chikako Uchiyama
    • Journal Title

      Physica Scripta

      Volume: 90 Pages: 074064/1-10

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1088/0031-8949/90/7/074064

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Nonequilibrium statistical mechanics of non-Gaussian particles2016

    • Author(s)
      早川尚男
    • Organizer
      29th Marian Smoluchowski Symposium on Statistical Physics 2016
    • Place of Presentation
      Zakopane, Poland
    • Year and Date
      2016-09-12 – 2016-09-16
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Microscopic theory of jamming transition2016

    • Author(s)
      早川尚男
    • Organizer
      International Workshop on Jamming and Granular Matter
    • Place of Presentation
      Queens Merry University of London
    • Year and Date
      2016-07-13 – 2016-07-15
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Non-Gaussian noise and itsapplications2016

    • Author(s)
      早川尚男
    • Organizer
      Nonlinear Dynamics of Many Body Systems
    • Place of Presentation
      University of New York at Buffalo, USA
    • Year and Date
      2016-04-01 – 2016-04-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Nonequilibrium thermodynamics of quantum information2016

    • Author(s)
      沙川貴大
    • Organizer
      UTokyo-ANU Workshop on Quantum Information and Control
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-09 – 2016-03-09
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 熱的な量子純粋状態におけるゆらぎの定理2016

    • Author(s)
      沙川貴大
    • Organizer
      第4回統計物理学懇談会
    • Place of Presentation
      学習院大学
    • Year and Date
      2016-03-07 – 2016-03-08
    • Invited
  • [Presentation] 熱的な量子純粋状態におけるゆらぎの定理熱的な量子純粋状態におけるゆらぎの定理2016

    • Author(s)
      沙川貴大
    • Organizer
      量子論の諸問題と今後の発展 (QMKEK6)
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構
    • Year and Date
      2016-02-17 – 2016-02-18
    • Invited
  • [Presentation] 孤立多体量子系の熱平衡化の量子検定理論による再考2016

    • Author(s)
      渡辺 優
    • Organizer
      第5回QUATUO研究会
    • Place of Presentation
      高知工科大学
    • Year and Date
      2016-01-10 – 2016-01-11
  • [Presentation] Thermodynamics of information and its application to biological signal transduction2016

    • Author(s)
      沙川貴大
    • Organizer
      Toyota Physical & Chemical Research Institute Workshop "Entropy, Information and Control"
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      2016-01-08 – 2016-01-13
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Theory of jammed granular flow under a plane shear: a quantitative description of the divergence of viscosity2016

    • Author(s)
      早川尚男、鈴木功至郎
    • Organizer
      Plasticity 2016
    • Place of Presentation
      Hawaii, USA
    • Year and Date
      2016-01-03 – 2016-01-09
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Thermodynamics of Autonomous Information Processing2015

    • Author(s)
      沙川貴大
    • Organizer
      KIAS Workshop on Quantum Information and Thermodynamics
    • Place of Presentation
      Busan, Korea
    • Year and Date
      2015-11-25 – 2015-11-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 剪断粉体系でのジャミング転移近傍での粘性率の発散2015

    • Author(s)
      早川尚男
    • Organizer
      第6回計算統計物理学研究会
    • Place of Presentation
      名古屋大学ES総合館ESホール
    • Year and Date
      2015-11-21 – 2015-11-22
    • Invited
  • [Presentation] 情報熱力学の細胞内シグナル伝達への応用2015

    • Author(s)
      沙川貴大
    • Organizer
      山田研究会「生物と非生物をつなぐ」
    • Place of Presentation
      ラフォーレ修善寺(静岡県伊豆市)
    • Year and Date
      2015-11-16 – 2015-11-18
    • Invited
  • [Presentation] Divergence of viscosity in jammed granular materials: a theoretical approach2015

    • Author(s)
      早川尚男
    • Organizer
      East Asia Joint Seminar on Statistical Physics 2015
    • Place of Presentation
      KIAS, Seoul, Korea
    • Year and Date
      2015-10-14 – 2015-10-17
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Avalanches and their contribution for sheared granular flows2015

    • Author(s)
      早川尚男、大槻道夫
    • Organizer
      Particles 2015
    • Place of Presentation
      Barclerona
    • Year and Date
      2015-09-28 – 2015-09-30
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Active cage dynamics in glassy physics2015

    • Author(s)
      Etienne Fodor, 早川尚男○,Paolo Visco and Frederic van Wijland
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [Presentation] 作用素単調関数による量子f-ダイバージェンスの一般化とそのCPTP単調性2015

    • Author(s)
      渡辺 優
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [Presentation] Thermodynamics of Autonomous Information Processing and its Application to Biological Signal Transduction2015

    • Author(s)
      沙川貴大
    • Organizer
      International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015
    • Place of Presentation
      京都大学芝蘭会館稲盛ホール
    • Year and Date
      2015-08-20 – 2015-08-23
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Non-adiabatic effect on the quantum heat flux control2015

    • Author(s)
      内山智香子
    • Organizer
      Foundation of Quantum Transport in Nano-Science
    • Place of Presentation
      山梨大学
    • Year and Date
      2015-08-18 – 2015-08-20
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Theory of dense granular flows for divergence of the viscosity2015

    • Author(s)
      早川尚男、鈴木功至郎
    • Organizer
      New Frontiers in Non-equilibrium Physics of Glassy Materials, Japan-France Joint Seminar
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所
    • Year and Date
      2015-08-11 – 2015-08-14
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 剪断粉体系でのジャミング転移近傍での粘性率の発散に関するミクロ理論2015

    • Author(s)
      早川尚男
    • Organizer
      ガラス転移と周辺分野の科学
    • Place of Presentation
      東京大学物性研究所
    • Year and Date
      2015-07-30 – 2015-08-01
    • Invited
  • [Presentation] Maxwell's Demon in Biochemical Signal Transduction2015

    • Author(s)
      沙川貴大
    • Organizer
      New Frontiers in Non-equilibrium Physics 2015
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所
    • Year and Date
      2015-07-21 – 2015-08-23
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Analysis of time-scale of thermalization on isolated quantum systems by using band random matrix2015

    • Author(s)
      渡辺 優
    • Organizer
      New Frontiers in Non-equilibrium Physics 2015
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所
    • Year and Date
      2015-07-21 – 2015-08-23
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nonequilibrium Thermodynamics of Quantum Information Processing2015

    • Author(s)
      沙川貴大
    • Organizer
      The 10th Principles and Applications of Control in Quantum Systems Workshop 2015
    • Place of Presentation
      Sydney, Australia
    • Year and Date
      2015-07-20 – 2015-07-24
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 量子f-divergenceの一般化とその情報幾何的性質2015

    • Author(s)
      渡辺 優
    • Organizer
      量子制御技術の発展により拓かれる量子情報の新時代
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所
    • Year and Date
      2015-07-13 – 2015-07-16
  • [Presentation] 微視的理論によるジャミング転移2015

    • Author(s)
      早川尚男
    • Organizer
      九大物性理論・統計物理学合同セミナー
    • Place of Presentation
      九州大学箱崎キャンパス
    • Year and Date
      2015-06-27 – 2015-06-28
  • [Presentation] Drag of a tracer disk in granular media2015

    • Author(s)
      早川尚男、高田智史
    • Organizer
      Engineering Mechanics Institute Conference 2015 at Stanford University
    • Place of Presentation
      Stanford University, CA, USA
    • Year and Date
      2015-06-16 – 2015-06-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Generalization of quantum f-divergence and its geometrical properties2015

    • Author(s)
      高岡 佑, 渡辺 優
    • Organizer
      第32回量子情報技術研究会 (QIT32)
    • Place of Presentation
      大阪大学 豊中キャンパス
    • Year and Date
      2015-05-25 – 2015-05-26
  • [Presentation] 情報熱力学とその細胞内シグナル伝達への応用2015

    • Author(s)
      沙川貴大
    • Organizer
      新学術領域研究「ゆらぎと構造」第2回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス小柴ホール
    • Year and Date
      2015-05-01 – 2015-05-01
  • [Book] 量子測定と量子制御2016

    • Author(s)
      沙川貴大、上田正仁
    • Total Pages
      210
    • Publisher
      サイエンス社

URL: 

Published: 2017-01-06   Modified: 2022-01-31  

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