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クラスター非平衡緩和法の量子モンテカルロ計算への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K05493
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 数理物理・物性基礎
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

野々村 禎彦  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主幹研究員 (30280936)

研究分担者 富田 裕介  芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50361663)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード計算物理学 / 数理物理学 / 量子モンテカルロ法 / 非平衡緩和法 / クラスターアルゴリズム / スケーリング理論 / 非平衡緩和 / 相関長 / 温度スケーリング / ループアルゴリズム / Binder比 / 孤立ダイマー状態 / ボンド希釈系 / 無限レンジ模型
研究成果の概要

相転移現象を数値計算で調べようとすると、相転移点近傍では緩和が遅くなり平衡状態に達するのは難しい。大域的な状態更新で緩和を加速する手法と、初期緩和から情報を抽出して平衡化を行わない手法が知られていたが、我々は大域的な状態更新の初期緩和から情報を抽出する、さらに効率的な融合手法を開発した。本研究はその手法を、量子ゆらぎで相転移が起こるより複雑な系にも拡張したものである。またこの手法の正当化はこれまでは数値計算結果に頼っていたが、仮想的だが数学的に解けるモデルの解を足掛かりに、一般的な状況でも現象論的に導出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子ゆらぎで相転移が起こる系は、空間次元に加えて仮想的な次元も導入しないと数値計算ができないため、扱える系の大きさに厳しい制約があり、効率的な計算手法の開発が望まれてきた。本研究で提案した手法は、緩和が極端に遅い系や、不純物のさまざまな分布を平均しないと振舞がわからない系など、従来の計算手法では絶望的だと思われてきた状況になるほど強みを発揮する。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Critical nonequilibrium cluster-flip relaxations in Ising models2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Tomita, Yoshihiko Nonomura
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 98 号: 5

    • DOI

      10.1103/physreve.98.052110

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 磁化分布関数とBinder比を用いた非平衡初期緩和の数値解析2019

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦、富田裕介
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Critical nonequilibrium relaxation in cluster-update quantum Monte Carlo algorithms and its application to quantum phase transitions2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura, Yusuke Tomita
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Critical nonequilibrium cluster-flip relaxations in Ising models2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Tomita, Yoshihiko Nonomura
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子相転移をクラスター非平衡緩和で見る2017

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦、富田裕介
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 無限レンジ模型におけるクラスター更新非平衡緩和2017

    • 著者名/発表者名
      富田裕介、野々村禎彦
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Critical nonequilibrium relaxation in cluster algorithms using the Binder ratio and its application to bond-diluted Ising models2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura, Yusuke Tomita
    • 学会等名
      APS March Meeting 2017
    • 発表場所
      New Orleans(米国)
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子相転移をクラスター非平衡緩和で見るII2017

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦、富田裕介
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 上部臨界次元以下のイジング模型におけるクラスター更新非平衡緩和2017

    • 著者名/発表者名
      富田裕介、野々村禎彦
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] クラスター非平衡緩和で見たボンド希釈イジング系の相転移2016

    • 著者名/発表者名
      野々村禎彦、富田裕介
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Critical nonequilibrium relaxation in cluster algorithms2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Nonomura, Yusuke Tomita
    • 学会等名
      STATPHYS 26
    • 発表場所
      Lyon(フランス、渡航自粛要請のためポスター掲示のみ)
    • 年月日
      2016-07-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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