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重力の非平衡統計力学から迫る量子重力理論の構成的定式化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18J22698
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
研究機関京都大学

研究代表者

松本 信行  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード符号問題 / 焼き戻しレフシェッツ・シンブル法 / 量子重力 / 確率過程 / 行列模型 / レフシェッツ・シンブル / テンパリング / 幾何の発現
研究実績の概要

本年度は「符号問題を解消するための数値アルゴリズム」である「焼き戻しレフシェッツ・シンブル法」(TLT法)の研究に進展があった。焼き戻しレフシェッツ・シンブル法とは、符号問題に対する汎用的手法としてFukuma-Umeda 2017で提案されたもので、レフシェッツ・シンブル法を基礎に「積分面の変形パラメーターによる焼き戻し」を付加的に行うアルゴリズムである。レフシェッツ・シンブル法とは言わば鞍点法の高次元版であり、この手法は、積分面を複素空間で取り直すことで符号問題を解消し、変形された積分面上に存在するエルゴード性の問題を焼き戻しにより解消するという方法である。本研究課題の大きな目的は「量子重力理論の構成的定式化」であるが、場の理論における非摂動計算手法を発展させることは、量子重力理論の構成的定式化の過程や後において、非摂動計算の適用可能性を広げるものと期待してこれに取り組んだ。
我々が本年度に提案したアルゴリズムは「世界体積TLT法」である[Fukuma-Matsumoto 2020]。このアルゴリズムは積分領域を1つの積分面に限るのではなく「積分面が連続変形のもとで掃く世界体積」全体で行う手法である。変形パラメーターの焼き戻しは世界体積上の遷移過程で自動的に行われ、符号問題とエルゴード性の問題は従来通り同時解決できる。従来と比べた本アルゴリズムの利点は、次の2点により計算コストが大幅に削減できることにある:(1)焼き戻しのために配位空間のコピーを用意する必要がない。(2)多大な計算コストを要するヤコビ行列の計算を配位生成時に行う必要がない。我々は本手法を有限密度QCDのトイ・モデルへ適用し、従来の方法より少ない計算コストで符号問題が厳しいパラメーターでも期待値を正しく評価できることを示した。本研究の内容はPTEP2021, 023B08(2021)に掲載された。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 7件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Worldvolume approach to the tempered Lefschetz thimble method2021

    • 著者名/発表者名
      Fukuma Masafumi、Matsumoto Nobuyuki
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2021 号: 2

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab010

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Emergent quantum geometry from stochastic random matrices2020

    • 著者名/発表者名
      Fukuma Masafumi、Matsumoto Nobuyuki
    • 雑誌名

      Proceeding of Science

      巻: CORFU2019 ページ: 180-180

    • DOI

      10.22323/1.376.0180

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Distance between configurations in MCMC simulations and the geometrical optimization of the tempering algorithms2020

    • 著者名/発表者名
      Fukuma Masafumi、Matsumoto Nobuyuki、Umeda Naoya
    • 雑誌名

      Proceeding of Science

      巻: 363

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tempered Lefschetz thimble method and its application to the Hubbard model away from half filling2020

    • 著者名/発表者名
      Fukuma Masafumi、Matsumoto Nobuyuki、Umeda Naoya
    • 雑誌名

      Proceeding of Science

      巻: 363

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Applying the tempered Lefschetz thimble method to the Hubbard model away from half filling2019

    • 著者名/発表者名
      Fukuma Masafumi、Matsumoto Nobuyuki、Umeda Naoya
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 11 ページ: 114510-114521

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.114510

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Emergence of AdS geometry in the simulated tempering algorithm2018

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Fukuma, Nobuyuki Matsumoto, Naoya Umeda
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 1811 号: 11 ページ: 0601-19

    • DOI

      10.1007/jhep11(2018)060

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 焼き戻しレフシェッツ・シンブル法に対する新しいアプローチについて2021

    • 著者名/発表者名
      松本信行、福間将文
    • 学会等名
      日本物理学会(年次大会)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 行列模型の確率過程による量子時空の発現機構について2020

    • 著者名/発表者名
      松本信行
    • 学会等名
      中央大学セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 焼き戻しレフシェッツ・シンブル法のカイラル行列模型への適用2020

    • 著者名/発表者名
      松本信行
    • 学会等名
      熱場の量子論 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Application of tempered Lefschetz thimbleto a chiral random matrix model2020

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Matsumoto
    • 学会等名
      Asia-Pacific Symposium for Lattice Field Theory (APLAT 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 焼き戻しレフシェッツ・シンブル法のカイラル行列模型への適用2020

    • 著者名/発表者名
      松本信行
    • 学会等名
      素粒子若手オンライン研究会 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 量子スピン系の符号問題への焼き戻しレフシェッツ・シンブル法の適用と計算コストのスケーリングの評価2020

    • 著者名/発表者名
      松本信行、福間将文、梅田直弥
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会(物性)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] カイラル行列模型の符号問題への焼き戻しレフシェッツ・シンブル法の適用と計算コストのスケーリングの評価2020

    • 著者名/発表者名
      松本信行、福間将文
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会(素核宇)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Implementation of HMC on the tempered Lefschetz thimble method2020

    • 著者名/発表者名
      松本信行
    • 学会等名
      RIKEN R-CCS セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tempered Lefschetz thimble法へのHybrid Monte Carloの実装について2020

    • 著者名/発表者名
      松本信行、福間将文、梅田直弥
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Hubbard模型の符号問題に対するtempered Lefschetz thimble法の適用2019

    • 著者名/発表者名
      松本信行
    • 学会等名
      京都大学原子核理論研究室インフォーマルセミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マルコフ連鎖モンテカルロ法における配位間の距離の定義とAdS幾何の発現2019

    • 著者名/発表者名
      松本信行
    • 学会等名
      奈良女子大学素粒子論研究室セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Distance between configurations in MCMC simulations and the geometrical optimization of the tempering algorithms2019

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Fukuma、Naoya Umeda、Nobuyuki Matsumoto
    • 学会等名
      37th International Symposium on Lattice Field Theory
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tempered Lefschetz thimble method and its application to the Hubbard model away from half-filling2019

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Fukuma、Nobuyuki Matsumoto、Naoya Umeda
    • 学会等名
      37th International Symposium on Lattice Field Theory
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stochastic processes of matrix models and the emergence of quantum spacetime2019

    • 著者名/発表者名
      松本信行
    • 学会等名
      Strings and Fields 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 確率過程における配位間の距離とモンテカルロアルゴリズムの幾何学的最適化2019

    • 著者名/発表者名
      松本信行
    • 学会等名
      熱場の量子論とその応用
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Tempered Lefschetz thimble法の強相関電子系への適用2019

    • 著者名/発表者名
      松本信行
    • 学会等名
      離散的手法による場と時空のダイナミクス 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 強相関電子系における符号問題へのtempered Lefschetz thimble法の適用2019

    • 著者名/発表者名
      松本信行、福間将文、梅田直弥
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会(物性)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 行列模型の確率過程における量子時空の発現について2019

    • 著者名/発表者名
      松本信行、福間将文
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会(素核宇)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] tempered Lefschetz thimble法におけるテンパリングパラメーターの幾何学的最適化2019

    • 著者名/発表者名
      松本信行、福間将文、梅田直弥
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会(素核宇)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Emergent quantum spacetime from stochastic processes of matrix models2019

    • 著者名/発表者名
      松本信行
    • 学会等名
      KEK Theory workshop 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Implementation of the HMC algorithm on the tempered Lefschetz thimble method for the sign problem2019

    • 著者名/発表者名
      松本信行
    • 学会等名
      Fugaku QCD coding workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 行列模型による幾何の発現の新しい機構について2019

    • 著者名/発表者名
      松本 信行、福間 将文
    • 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] Resolving the sign problem in the Hubbard model with the tempered, generalized Lefschetz thimble method2019

    • 著者名/発表者名
      松本 信行、梅田 直哉、福間 将文
    • 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] Distance between configurations in MCMC simulations and the emergence of AdS geometry in the simulated tempering algorithm2018

    • 著者名/発表者名
      松本 信行
    • 学会等名
      KEK 素粒子原子核研究所・理論セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Applying the generalized Lefschetz thimble method with parallel tempering algorithm to the sign problem in the Hubbard model away from half filling2018

    • 著者名/発表者名
      松本 信行、梅田 直哉、福間 将文
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会(物性)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Applying the generalized Lefschetz thimble method with parallel tempering algorithm to the sign problem in the Hubbard model away from half filling2018

    • 著者名/発表者名
      松本 信行
    • 学会等名
      Discrete Approaches to the Dynamics of Fields and Space-time 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Applying the generalized Lefschetz thimble method with parallel tempering algorithm to the sign problem in the Hubbard model2018

    • 著者名/発表者名
      松本 信行、梅田 直哉、福間 将文
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会(素宇)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Emergence of geometry in stochastic systems2018

    • 著者名/発表者名
      松本 信行
    • 学会等名
      Physics and mathematics of discrete geometry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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