| 研究領域 | 極限宇宙の物理法則を創る－量子情報で拓く時空と物質の新しいパラダイム |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05182
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
高柳 匡 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (10432353)
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| 研究分担者 |
白水 徹也 名古屋大学, 多元数理科学研究科, 教授 (10282716)
石橋 明浩 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (10469877)
中田 芳史 京都大学, 基礎物理学研究所, 特定准教授 (10808992)
奥西 巧一 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (30332646)
遊佐 剛 東北大学, 理学研究科, 教授 (40393813)
小林 努 立教大学, 理学部, 教授 (40580212)
手塚 真樹 京都大学, 理学研究科, 助教 (40591417)
上田 宏 大阪大学, 量子情報・量子生命研究センター, 准教授 (40632758)
飯塚 則裕 京都大学, 基礎物理学研究所, 特任准教授 (40645462)
堀田 知佐 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (50372909)
森前 智行 京都大学, 基礎物理学研究所, 准教授 (50708302)
堀田 昌寛 東北大学, 理学研究科, 助教 (60261541)
中島 秀太 大阪大学, 量子情報・量子生命研究センター, 准教授 (70625160)
泉 圭介 名古屋大学, 多元数理科学研究科, 准教授 (90554501)
西岡 辰磨 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (90747445)
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| 研究期間 (年度) |
2021-09-10 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
136,760千円 (直接経費: 105,200千円、間接経費: 31,560千円)
2025年度: 36,140千円 (直接経費: 27,800千円、間接経費: 8,340千円)
2024年度: 31,070千円 (直接経費: 23,900千円、間接経費: 7,170千円)
2023年度: 32,630千円 (直接経費: 25,100千円、間接経費: 7,530千円)
2022年度: 27,300千円 (直接経費: 21,000千円、間接経費: 6,300千円)
2021年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
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| キーワード | 量子情報理論 / 素粒子論 / 物性理論 / 宇宙論 / ゲージ重力対応 / 物性物理 / テンソルネットワーク / 冷却原子 / 量子ホール効果 / 量子スピン系 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
従来、物理学では時間・空間と物質を基本的構成要素として自然法則を説明してきた。しかし、究極の物理法則が支配する極限宇宙を解明するには、量子情報を物理学の新しい要素として取り入れる必要がある。量子情報はミクロな世界における情報を意味し、例えば量子計算機を基礎づけるが、重力理論の宇宙は量子情報の無数の集積とみなせることが最近見出され、注目されている。一方、このような量子情報の集積はテンソルネットワークとよばれる量子物質の高精度な数値解析手法を与える。そこで本領域では、量子情報と物理学を融合させ、極限宇宙の３つの問題：ブラックホールの量子論、宇宙創成のメカニズム、量子物質のダイナミクス、を解明する。
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| 研究実績の概要 |
本領域は量子情報をキーワードとして「極限宇宙の３問題」の解明を目的としており、その推進のために「領域運営」「分野融合」「若手育成」「国際活動」「広報」の各活動を開始し、以下のような実績を今年度は挙げた。まず、領域の運営方針を打ち合わせる「総括班会議」を総括班メンバーがオンライン会議を行う形式で毎月開催した。領域内の異分野融合を促進する目的で、複数の計画研究が主催し、その研究成果を報告・討論する「循環ミーティング」をオンライン会議の形で毎月開催した。また「領域オンラインコロキウム」を毎月開催し、国内外より異分野融合研究に実績のある著名な研究者をコロキウム講演に招へいした。2023年9月に京都大学基礎物理学研究所にて、領域メンバーのぼぼ全員が参加し、今年度の成果報告と来年度以降の研究計画の討論を行う「領域会議」を対面とオンラインを併用して開催した。この領域会議の前後の計5週間にわたり、海外からも講演者を多数招へいして「領域国際会議」を開催し、延べ500名以上が参加する大規模な国際集会となった。若手研究者のみが出席する「若手研究会」と「領域スクール」を2024年の2月に滋賀県の宿泊施設で開催した。領域の若手研究者の異分野交流を目的に、若手が自分の所属とは異なる計画研究のグループを数週間程度訪問し共同研究を行う「若手循環プログラム」を6件実施した。アウトリーチ活動として、「ニュースレター（第3巻）」を2024年3月に刊行した。また、「極限宇宙市民講演会(第2回)」をオンラインで開催し、A01班研究分担者の中田とC01班研究代表者の白水が講演を行い、200名以上の参加者を得て、質問セッションも大盛況であった。また2023年5月には、理論と実験の分野融合研究会を東京大学駒場キャンパスで開催した。2023年12月には弦理論分野を中心に、冬の学校を京都大学基礎物理学研究所にて開催した。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度も総括班の「領域運営」「分野融合」「若手育成」「国際活動」「広報」といった各種活動について、十分な実績を挙げることができた。毎月開催している「循環ミーティング」と「領域コロキウム」は異分野融合を促進することに貢献してきており、領域コロキウムは、外部の研究者にも公開しており、その情報を毎月アナウンスするメーリングリストには現在約1000名を超える方に登録していただいている。領域の運営に関しても、毎月、総括班メンバーのほぼ全員が出席する総括班会議をオンラインで開催しており、全員が知恵を出し合うことで本領域の異分野研究がスムーズに進展するように様々な配慮を行うことができた。実際に2023年度は、（各計画研究班内の多数の出版論文に加え）異なる計画研究の間の共同研究により5件の論文が出版された。京都大学基礎物理学研究所で2023年9月から10月の5週間にかけて開催された領域国際会議では100名に及ぶ領域メンバーに加えて、200名を超す海外の研究者も出席し、本領域の研究成果を世界に広く発信することができた。若手育成の活動も、若手の交流を目的とする若手研究会やスクールを開催することで有意義な成果を得た。さらに実験と理論の融合研究会も開催し、実験家へ本領域の成果を発信することができた。アウトリーチ活動もこれまでのニュースレター刊行とツイッターによるアナウンスに加えて、市民講演会をオンラインで開催した。当日は200名を超える方に参加いただき、講演後に行ったアンケートからも大変好評を博したことが分かり、毎年の領域行事として定着した。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず異分野融合と若手育成を促進する目的で、引き続き「循環ミーティング」と「領域コロキウム」を引き続き毎月開催する。領域メンバーが一堂に会し、領域の成果報告と研究計画の討論を行う年に一回の「領域会議」を愛媛県松山にて2025年12月に開催する予定。海外の最前線の研究の動向を把握して、領域の成果を海外に発信するために領域国際会議を京大基礎物理学研究所にて2025年10月に開催する予定。若手育成を目的とした「領域スクール」と「若手研究会」を2025年7月に愛知県で開催する予定。また若手の国内循環プログラムや海外派遣プログラムを計5件程度実施する予定。また、2024年度と25年度は第二回公募研究がスタートすることから、公募研究の研究代表者が領域メンバーと研究成果報告・研究交流を行うことを目的にオンライン・セミナーシリーズを毎月開催予定。公募研究で実験研究が増えたため、実験研究と理論研究の連携に重点おき、公募研究セミナーを運営していく予定。領域運営の定期的な打ち合わせために、「総括班会議」も毎月継続して開催する。広報活動として、領域ホームページをより充実させ、引き続きツイッター発信を行う。領域ホームページでは、領域の成果をアップデートしていく。来年度も領域の成果を広く知っていただくために、ニュースレターを年度末に刊行する予定。第4回の極限宇宙市民講演会も2025年度末に開催する予定。当領域の研究テーマを一般の読者のために平易に解説する「極限宇宙ガイド」も充実させる。
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