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可積分系の数理を用いた量子ダイナミクスの厳密計算

研究課題

研究課題/領域番号 18K03448
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関東京工芸大学 (2021-2023)
お茶の水女子大学 (2019-2020)
東京大学 (2018)

研究代表者

佐藤 純  東京工芸大学, 工学部, 准教授 (10735723)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード量子可積分系 / ベーテ仮設 / ストリング解 / 量子ダイナミクス / 解放端XXZ模型 / 非平衡ダイナミクス / 非エルミート / ベーテ仮説 / 量子ソリトン / ASEP / 非平衡統計力学 / 緩和ダイナミクス / 自己相関関数 / XXZ模型 / 解放端 / 境界束縛状態 / 相関関数 / ダイナミクス
研究成果の概要

相互作用する量子多体系において,物理量の時間発展を精度よく計算することは困難を極める。そこで,量子可積分系として知られるスピン-1/2ハイゼンベルクXXZ模型を用いて,その厳密なダイナミクスを解析した。本研究では,開放端XXZ模型に注目し,その端スピンの自己相関関数のダイナミクスを調べた。有限系のベーテ方程式の解の構造について詳細に調べた。基底状態,および低励起状態におけるストリング解の構造を明らかにし,そのベーテ量子数を明らかにすることに初めて成功した。これらの成果をもとに,形状因子に対する行列式公式を用いて,形状因子展開の方法によって自己相関関数の有限時間ダイナミクスを得ることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

この研究は,相互作用する量子多体系における物理量の時間発展を精度よく計算するという長年の課題に挑戦し,重要な成果を上げている。また,有限系のベーテ方程式の解の構造について詳細に調べた。ベーテ方程式は,量子可積分系の解析において重要な役割を果たす方程式であるが,その解の構造は複雑で,完全には解明されていなかった。さらに,形状因子に対する行列式公式を用いて,形状因子展開の方法によって自己相関関数の有限時間ダイナミクスを得ることに成功した。これは,従来の手法では困難だった自己相関関数の有限時間ダイナミクス解析を可能にするものであり,この分野における大きな進歩と言える。

報告書

(7件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5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 (14件)

  • [雑誌論文] Asymmetry-induced delocalization transition in the integrable non-Hermitian spin chain2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ishiguro, Jun Sato, Katsuhiro Nishinari
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 5 号: 3 ページ: 033102-033102

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.5.033102

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Constructing quantum dark solitons with stable scattering properties2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ishiguro, Jun Sato, Takahiro Ezaki, , Katsuhiro Nishinari
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 4 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.4.l032047

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Dark Solitons in the 1D Bose Gas: From Single to Double Dark-Solitons2022

    • 著者名/発表者名
      Kayo Kinjo, Eriko Kaminishi, Takashi Mori, Jun Sato, Rina Kanamoto, Tetsuo Deguchi
    • 雑誌名

      Universe

      巻: 8(1) 号: 1 ページ: 2-2

    • DOI

      10.3390/universe8010002

    • 関連する報告書
      2021 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] Relationships among the asymmetric simple exclusion process, the Burgers equation and the derivative nonlinear Schrodinger equation2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ishiguro, Jun Sato, Katsuhiro Nishinari,
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 号: 11 ページ: 114008-114008

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.114008

    • NAID

      40022740066

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exact regimes of collapsed and extra two-string solutions in the two down-spin sector of the spin-1/2 massive XXZ spin chain2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Imoto, Jun Sato, Tetsuo Deguchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 52 号: 3 ページ: 035203-035203

    • DOI

      10.1088/1751-8121/aaf29f

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 非一様な非対称単純排他過程の厳密な定常状態2024

    • 著者名/発表者名
      佐藤純, 石黒裕樹, 西成活裕,
    • 学会等名
      日本数学会2024年度年会,
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 微分型非線形 Schrodinger 方程式のソリトン解と排他的確率過程の対応2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤純, 石黒裕樹, 西成活裕
    • 学会等名
      非線形波動から可積分系へ 2022, 久留米工業大学
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子可積分系の相関関数2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤純
    • 学会等名
      公立鳥取環境大学 応用数理研究交流会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 確率過程と微分型非線形シュレディンガー方程式2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤純
    • 学会等名
      第19回数学総合若手研究集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子可積分系におけるソリトンの量子効果2022

    • 著者名/発表者名
      石黒裕樹, 佐藤純, 西成活裕
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 1次元ボーズ粒子系における量子ダークソリトンのダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      金城佳世, 佐藤純, 出口哲生
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 可積分非エルミートスピン鎖におけるベーテ方程式の双対共役性2021

    • 著者名/発表者名
      石黒裕樹, 佐藤純, 西成活裕
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ネットワーク理論を用いた高分子弾性の厳密解析2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤純, 上原恵理香, 金城佳世, Jason Cantarella, Clayton Shonkwiler, 出口哲生
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 非対称単純排他過程におけるベーテ方程式のストリング解2021

    • 著者名/発表者名
      石黒裕樹, 佐藤純, 西成活裕
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 抵抗距離を用いたネットワーク弾性率の計算2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤純, 上原恵理香, 金城佳世, Jason Cantarella, Clayton Shonkwiler, 出口哲生
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Massive-XXZ鎖のtwo down-spin sectorのBethe量子数と解の形について2020

    • 著者名/発表者名
      井元隆史, 佐藤純, 出口哲生
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 微分型非線形シュレディンガー方程式とBurgers方程式の対応とASEPの有限粒子補正2020

    • 著者名/発表者名
      石黒裕樹, 佐藤純, 西成活裕
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 非一様な非対称単純排他過程の厳密解2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤純, 西成活裕
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 境界量子転送行列法による量子ダイナミクスの厳密解析2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤純
    • 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 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-01-30  

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