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量子相互作用の数学解析を通した表現論・数論の展開と深化

研究課題

研究課題/領域番号 16K05063
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 代数学
研究機関九州大学

研究代表者

若山 正人  九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 教授 (40201149)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード非可喚調和振動子 / ホイン微分方程式 / 量子ラビモデル / 保型積分 / アペリ数 / 退化スペクトラム / スペクトルゼータ関数の特殊値 / スペクトルの熱核の解析的公式 / 表現論 / 数論 / 量子相互作用 / スペクトルゼータ / 非可換調和振動子 / 群論 / 数理物理
研究成果の概要

量子ラビ模型と非対称量子ラビ模型におけるスペクトル構造を完全に記述し、退化固有値・非退化固有値の表現論的特徴付けも行った。非可換調和振動子のスペクトルゼータ関数の特殊値から現れるアペリ数の類似に関する研究を行い、いくつかの顕著な合同関係式を得た他、興味深い予想も提出した。また、s=4におけるそれらの母関数の保型積分の一般化による表示も示し、関連するコホモロジー群や、Hecke作用素についても調べた。量子ラビ模型の熱核の解析的公式を得た。具体的には、近藤効果の相関関数と同様、熱核が逐次積分の無限級数で表示されるというものである。これにより分配関数、スペクトルゼータ関数の明示的解析接続公式も従う。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で扱われた量子ラビモデル及び非対称ラビモデルは、回路量子電磁力学における超伝導人工原子と電磁場の相互作用、とくに、ゲート型量子計算機の構築において不可欠なエンタングル状態実現に必要なこれまでにない強結合を生む実験結果を理論的に支えるものである。本研究では、それらのモデルの退化性を含めたスペクトルの完全な記述に加えて、量子ラビモデルの熱核の解析的公式の導出という大きな成果を得た。また、非可換調和振動子のスペクトルゼータ関数の特殊値の研究では、保型積分の拡張理論と関連して、近年保型表現論で注目されている概保型形式の理論に迫ることとなった。両者ともに極めて高い学術的意義を持つものと考えている。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 9件、 招待講演 13件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] マックスプランク固体物理学研究所(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] International Symposium on Mathematics, Quantum Theory, and Cryptography (Proc. of MQC 2019)2020

    • 著者名/発表者名
      M. Wakayama
    • 雑誌名

      Number theoretic study in quantum interactions (in PRINTING)

      巻: - ページ: 85-90

    • DOI

      10.1007/978-981-15-5191-8_10

    • ISBN
      9789811551901, 9789811551918
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 量子ラビ模型の固有値問題~光子と格子をつなぐ嚆矢~2019

    • 著者名/発表者名
      若山正人
    • 雑誌名

      数理科学, 2019年4月号

      巻: No.670 ページ: 56-66

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Determinant expressions of constraint polynomials and the spectrum of the asymmetric quantum Rabi model2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kimoto, C. Reyes-Bustos and M. Wakayama
    • 雑誌名

      International Mathematics Research Notices (in PRINTING, 87 pages)

      巻: - 号: 12 ページ: 9458-9544

    • DOI

      10.1093/imrn/rnaa034

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Symmetry of asymmetric quantum Rabi models2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakayama
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 50 号: 17 ページ: 174001-174001

    • DOI

      10.1088/1751-8121/aa649b

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hermitian symmetric spaces of tube type and multivariate Meixner-Pollaczek polynomials2017

    • 著者名/発表者名
      Jacques Faraut and Masato Wakayama
    • 雑誌名

      Mathematica Scandinavica

      巻: 120 号: 1 ページ: 87-114

    • DOI

      10.7146/math.scand.a-25506

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Spectral degeneracies in the asymmetric quantum Rabi model2017

    • 著者名/発表者名
      Cid Reyes- Bustos and Masato Wakayama
    • 雑誌名

      Series “Mathematics for Industry”, Springer

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Spectrum of Asymmetric Quantum Rabi Model and Representation of sl_2.2020

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakayama
    • 学会等名
      Faraut Festa - Conference on Harmonic Analysis and Representation Theory (COVID-19 のため中止)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Interaction Models and Number Theory2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakayama
    • 学会等名
      Mathematical Sciences, The University of Nottingham
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The heat kernel and spectral zeta function for the quantum Rabi model2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakayama
    • 学会等名
      Zeta Functions in OKINAWA 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Number theoretic study in quantum interactions2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakayama
    • 学会等名
      International Symposium on Mathematics, Quantum Theory, and Cryptography
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Heat kernel of the quantum Rabi model2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakayama
    • 学会等名
      Applications of Nonlinear Diffusion Equations 2019 (ANDE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mathematical problems around the quantum Rabi model2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakayama
    • 学会等名
      Workshop on Mathematical Developments Related to the Quantum Rabi Model in The Australian National University
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of the quantum harmonic oscillator-oscillator representation of sl(2), heat kernel, Riemann zeta function, Apery numbers2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakayama
    • 学会等名
      Pre-colloquium lectures (for post graduate students) in University of Tuebingen
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of quantum interaction models2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakayama
    • 学会等名
      Colloquium in University of Tuebingen
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 非可換調和振動子と量子ラビ模型2018

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakayama
    • 学会等名
      Zeta Functions in OKINAWA 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 光子と格子をつなぐ嚆矢- 量子相互作用の対称性【概説講演】2018

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakayama
    • 学会等名
      表現論シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Symmetry of asymmetric quantum Rabi models2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakayama
    • 学会等名
      ボローニャ大学数学教室特別セミナー
    • 発表場所
      Department of Mathematics, University of Bologna
    • 年月日
      2017-02-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非対称量子ラビ模型のスペクトルの level crossings と表現論2017

    • 著者名/発表者名
      若山正人
    • 学会等名
      金沢大学 数理学談話会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2017-01-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spectral degeneracies in asymmetric quantum Rabi models and representations2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Wakayama
    • 学会等名
      AMSI (Australian Mathematical Sciences Institute) Conference 「Integrability in Low-Dimensional Quantum Systems」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spectrum of the asymmetric quantum Rabi models and zeta regularized product2017

    • 著者名/発表者名
      若山正人
    • 学会等名
      Zeta functions and trace formulas in Fukuoka
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spectral determinants of the asymmetric quantum Rabi models2017

    • 著者名/発表者名
      若山正人
    • 学会等名
      Zeta Functions in Okinawa 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Symmetry of asymmetric quantum Rabi models2016

    • 著者名/発表者名
      若山正人
    • 学会等名
      Zeta Functions in Okinawa 2016
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Generalized quantum Rabi models and representations theory2016

    • 著者名/発表者名
      Masato Yakayama
    • 学会等名
      International Workshop on Ultra-Strong Light-Matter Interactions:
    • 発表場所
      University of the Basque Country, Spain
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generalized Quantum Rabi models and Finite Dimensional Representations of sl_22016

    • 著者名/発表者名
      若山正人
    • 学会等名
      表現論がつなぐ数学2016
    • 発表場所
      沖縄県男女共同参画センター(てぃるる)
    • 年月日
      2016-09-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Representation theoretic approach to the spectrum of quantum Rabi or its generalized models2016

    • 著者名/発表者名
      若山正人
    • 学会等名
      Mathematical quantum field theory and related topics
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2016-06-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 数理科学 No.670 量子ラビ模型の固有値問題ー光子と格子をつなぐ嚆矢, 特集「固有値問題の探求ー様様な問題を通して見るその姿」2019

    • 著者名/発表者名
      若山 正人
    • 総ページ数
      100
    • 出版者
      サイエンス社
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 若山正人ウェブサイト

    • URL

      http://imi.kyushu-u.ac.jp/~wakayama/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [備考] 九州大学研究者情報(若山正人)

    • URL

      http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K000521/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2023-03-16  

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