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ダイアグラム展開に基づく量子モンテカルロ法の開発と冷却フェルミ原子系の理論解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K13477
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
研究機関早稲田大学 (2019)
東京大学 (2018)

研究代表者

大越 孝洋  早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員(研究院講師) (10750911)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2019年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード超流動 / 冷却原子系 / 量子モンテカルロ法 / 高温超伝導 / 強相関系
研究実績の概要

電子系や冷却原子系などの強相関系における高精度数値計算手法の開発は、長年の間重要課題とされ、精力的な研究が行われている。前年度は、ファインマン・ダイアグラム展開に基づく新しい量子モンテカルロ法の開発と適用を行なったが、本年度はこれをさらに発展させた行列式モンテカルロ法の開発を行った。本手法は、ファインマン・ダイアグラムの部分和を解析的に評価する(行列式を計算する)ために、より効率が良い手法となっている。本手法を粒子数が異なる2成分フェルミ原子系へと適用した結果、ファインマン・ダイアグラム・モンテカルロ法よりも高次の次数まで計算が可能となることを示した。この系は、従来の量子モンテカルロ法では負符号問題が起きる適用困難な系であったため、この結果は量子モンテカルロ法の適用範囲の拡張へ向けた進展と言える。
また、私たちは、テンソルネットワーク法を試行波動関数に組み合わせた多変数変分モンテカルロ法を用いて、銅酸化物高温超伝導体の高精度数値解析にも取り組んだ。第一原理手法に基づいて導出した有効ハミルトニアンを解析した結果、実験と整合する基底状態相図を得ることに成功した。超伝導とストライプ秩序との競合について、詳細に解析した結果、オフサイト・クーロン相互作用が、超伝導を相対的に安定化する効果があることがわかった。さらに、超伝導秩序の増大と一様電荷揺らぎの増大が密接に関係していることも明らかにした。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] Flatiron institute(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Ecole Normale Superieure(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Massachusetts, Amherst/Flatiron institute(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Ecole Normale Superieure(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Ab initio study of superconductivity and inhomogeneity in a Hg-based cuprate superconductor2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ohgoe, Motoaki Hirayama, Takahiro Misawa, Kota Ido, Youhei Yamaji, and Masatoshi Imada
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.045124

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diagrammatic Monte Carlo algorithm for the resonant Fermi gas2019

    • 著者名/発表者名
      Van Houcke K.、Werner F.、Ohgoe T.、Prokof'ev N. V.、Svistunov B. V.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.035140

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Resummation of Diagrammatic Series with Zero Convergence Radius for Strongly Correlated Fermions2018

    • 著者名/発表者名
      Rossi R.、Ohgoe T.、Van Houcke K.、Werner F.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 121 号: 13

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.130405

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Contact and Momentum Distribution of the Unitary Fermi Gas2018

    • 著者名/発表者名
      Rossi R.、Ohgoe T.、Kozik E.、Prokof’ev N.、Svistunov B.、Van Houcke K.、Werner F.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 121 号: 13

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.130406

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 第一原理ダウンフォールディング法と高精度量子多体計算手法を用いた銅酸化物高温超伝導体の解析2019

    • 著者名/発表者名
      大越 孝洋
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Ab initio studies on superconductivity and inhomogeneity in Hg-based cuprate superconductor2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ohgoe
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019 (SCES 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Resummation of diagrammatic series with zero convergence radius for the unitary Fermi gas2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ohgoe
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Research and Education of Computational Science (RECS)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Resummation of diagrammatic series with zero convergence radius for the unitary Fermi gas2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ohgoe
    • 学会等名
      The 26th International Conference on Atomic Physics (ICAP 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ファインマン・ダイアグラム展開に基づく量子モンテカルロ法による 冷却フェルミ原子系の高精度数値計算2018

    • 著者名/発表者名
      大越孝洋
    • 学会等名
      新学術領域「量子クラスターで読み解く物質の階層構造」キックオフシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ダイアグラム展開に基づく量子モンテカルロ法を用いたユニタリーフェルミ気体の運動量分布及びTanのコンタクトの解析2018

    • 著者名/発表者名
      大越孝洋
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 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: 2021-01-27  

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