波動関数理論と量子アルゴリズムの融合

• 研究領域: 量子古典融合アルゴリズムが拓く計算物質科学
• 研究課題/領域番号: 23H03818
• 研究種目: 学術変革領域研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 大久保 毅 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任准教授 (00514051)
• 研究分担者: 三澤 貴宏 東京大学, 物性研究所, 特任准教授 (10582687) ; 山地 洋平 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, グループリーダー (00649428) ; 森田 悟史 慶應義塾大学, 理工学研究科(矢上), 特任准教授 (20586903) ; 井戸 康太 東京大学, 物性研究所, 助教 (50827251)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 36,790千円 (直接経費: 28,300千円、間接経費: 8,490千円); 2025年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円); 2024年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円); 2023年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: テンソルネットワーク / 変分モンテカルロ法 / 量子アルゴリズム / 強相関量子系

研究開始時の研究の概要

本計画研究では、第一原理計算から抽出された有効模型を解くために、波動関数を用いた従来の計算科学(波動関数理論)と量子アルゴリズムとを融合する。この新手法を用いて、固体・分子中の電子等の量子多体系で生じる超伝導・光合成といった新奇現象に共通した「量子もつれ」の物理を解明する。波動関数の自由度が粒子数に対して指数関数的に増大するため、従来、その精密な解析は困難であった。本研究では、量子情報理論の発展により理解が進んだ波動関数の効率的な記述法を、絶対零度から、励起状態、有限温度と広げ、さらに、量子もつれを直接扱える量子コンピュータと融合することにより、量子多体系の計算科学にブレークスルーを目指す。