• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

量子多体問題に対する並列シミュレーション手法の研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 20500044
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ソフトウエア
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

山田 進  独立行政法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究副主幹 (80360436)

研究分担者 町田 昌彦  独立行政法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究主幹 (60360434)
大橋 洋士  慶應大学, 理工学部, 准教授 (60272134)
今村 俊幸  電気通信大学, 電気通信学部, 准教授 (60361838)
松本 秀樹  東北大学, 大学院・理学研究科, 研究支援者 (40209648)
研究期間 (年度) 2008 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010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)
2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2009年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2008年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード並列アルゴリズム / ハイパフォーマンスコンピューティング / 量子計算 / 密度行列繰り込み群 / 固有値計算 / 並列計算 / フェルミ粒子 / ババードモデル / ハイパフォーマンスコピューティング / ハバードモデル
研究概要

本研究では、量子多体問題のシミュレーション手法である密度行列繰り込み群(DMRG)法の並列化・高速化手法の研究開発を行った。量子多体問題の隠れた対称性を利用した並列化手法およびマルチコア並列計算機のネットワーク構造を考慮した通信手法を提案し、1000を超えるコア数の並列計算で優れた並列性能を達成できることを確認した。また、この提案した並列DMRG法を利用して、実際に2次元の量子多体問題のシミュレーションを実施し、それらの物理的性質についての議論を行った。

報告書

(4件)
  • 2010 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (18件)

  • [雑誌論文] 量子多体系・高精度シミュレーションの研究開発:密度行列繰り込み群法の超並列化と大規模計算2010

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 雑誌名

      応用数理

      巻: 20 ページ: 132-147

    • NAID

      110007658157

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Performance Quantum Simulation for Coupled Josephson Junctions on the Earth Simulator : A challenge to the Schrodinger Equation on 256^4 Grids2010

    • 著者名/発表者名
      T.Imamura、T.Kano, S.Yamada, M.Okumura, M.Machida
    • 雑誌名

      The International Journal of High Performance Computing Applications

      巻: 24 ページ: 319-334

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous non-equilibrium electron transport in one-dimensional quantum nano wire at half-filling : time-dependent density matrix renormalization group study2010

    • 著者名/発表者名
      M.Okumura, H.Onishi, S.Yamada, M.Machida
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: 248 ページ: 12031-12031

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of Attractively-Interacting Fermi Atoms in One-Dimensional Optical Lattices : Non-Equilibrium Simulations of Fermion Superfluidity2010

    • 著者名/発表者名
      M.Okumura, H.Onishi, S.Yamada, M.Machida
    • 雑誌名

      Physica C : Superconductivity

      巻: 470

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Density-matrix renormalization-group studies for one-dimensional polarized Anderson-Hubbard model2010

    • 著者名/発表者名
      M.Okumura, S.Yamada, M.Machida
    • 雑誌名

      Physica C : Superconductivity

      巻: 470

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Extension of Density-Matrix Renormalization Group to Two-Dimensional Quantum Lattice Systems : Studies of Parallel Algorithm, Accuracy, and Performance2009

    • 著者名/発表者名
      S.Yamada, M.Okumura, M.Machida
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 78

      ページ: 94004-94004

    • NAID

      130005437803

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] マルチコアクラスタのネットワーク構造を考慮した並列密度行列繰り込み群法の通信手法2009

    • 著者名/発表者名
      山田進,今村俊幸,町田昌彦
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集(論文番号20090015) Vol.2009

    • NAID

      130008056222

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Direct Extension of Density-Matrix Renormalization Group to Two-Dimensional Quantum Lattice Systems : Studies of Parallel Algorithm, Accuracy, and Performance2009

    • 著者名/発表者名
      Susumu Yamada, Masahiko Okumura, Masahiko Machida
    • 雑誌名

      Journal of the Physics Society of Japan 78

    • NAID

      130005437803

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] マルチコアクラスタのネットワーク構造を考慮した並列密度行列繰り込み群法の通信手法2009

    • 著者名/発表者名
      山田進、今村俊幸、町田昌彦
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集 2009

    • NAID

      130008056222

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polarization plateau in an atomic Fermi gas loaded on a three-leg triangular optical lattice2009

    • 著者名/発表者名
      M.Okumura, S.Yamada, M.Machida, T.Sakai
    • 雑誌名

      Phys.Rev.A 79

      ページ: 61602-61602

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 超並列密度行列繰りこみ群法の開発と量子物性物理学への応用2009

    • 著者名/発表者名
      奥村雅彦、五十嵐亮、山田進、町田昌彦
    • 雑誌名

      RISTニュース 48

      ページ: 3-12

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Stripe formation in fermionic atoms on a two-dimensional optical lattice inside a box trap : Density-matrix renormalization-group studies for the repulsive Hubbard model with open boundary conditions2008

    • 著者名/発表者名
      S.Yamada, M.Okumura, M.Machida
    • 雑誌名

      Phys.Rev.A 77

      ページ: 33619-33619

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] High Performance Computing for Eigenvalue Solver in Density-Matrix Renormalization Group Method : Parallelization of the Hamiltonian Matrix-Vector Multiplication2008

    • 著者名/発表者名
      S.Yamada, M.Okumura, M.Machida
    • 雑誌名

      J.M.L.M. Palma et al. (Eds.), VECPAR 2008. LNCS (Springer, Berlin) Vol.5336

      ページ: 39-45

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Correlation effects on atom-density profiles of one- and two-dimensional polarized atomic Fermi gases loaded on an optical lattice2008

    • 著者名/発表者名
      M.Machida, S.Yamada, M.Okumura, Y.Ohashi, H.Matsumoto
    • 雑誌名

      Phys.Rev.A 77

      ページ: 53614-53614

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] On-site Pairing interaction and Quantum Coherence in Strongly Correlated Systems2008

    • 著者名/発表者名
      Susumu Yamada
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry in Solids 69

      ページ: 3395-3397

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vortex Core Structure in Strongly-Correlated Superfluidity2008

    • 著者名/発表者名
      Susumu Yamada
    • 雑誌名

      Physica C 468

      ページ: 1237-1240

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Performance Computing for Eigenvalue Solver in Density-Matrix Renormalization Group Method : Parallelization of the Hamiltonian Matrix-Vector Multiplication2008

    • 著者名/発表者名
      Susumu Yamada
    • 雑誌名

      High-Performance Computing for Comutational Science-VECPAR 2008. (LNCS 5336) 5336

      ページ: 39-45

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Efficiency of parallel DMRG method with multi-site clustering for quasi-two-dimensional quantum systems2010

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 学会等名
      New Development of Numerical Simulations in Low-Dimensional Quantum Systems : From Density Matrix Renormalization Group to Tensor Network Formulations
    • 発表場所
      Kyoto University (Kyoto, Japan)
    • 年月日
      2010-10-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] High Performance Computing of Density Matrix Renormalization Group Method for 2-Dimensional Model : Parallelization Strategy toward Peta Computing2010

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 学会等名
      Supercomputing in Nuclear Applications SNA2010+MC2010
    • 発表場所
      Hitotsubashi Memorial Hall (Thkyo, Japan)
    • 年月日
      2010-10-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 格子点のクラスタ化による準2次元ハバードモデルに対するDMRG法の有効性2010

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学(堺市)
    • 年月日
      2010-09-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Parallel DMRG with Multi-site Clustering toward More Than 10-leg Ladders2010

    • 著者名/発表者名
      S.Yamada, H.Onishi, R.Igarashi, M.Okumura, M.Machida
    • 学会等名
      International Workshop on Density Matrix Renormalization Group and Other Advances in Numerical Renormalization Group Method
    • 発表場所
      Beijing (China)
    • 年月日
      2010-08-30
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Parallel DMRG with Multi-site Clustering toward More Than 10-leg Ladders, International Workshop on Density Matrix Renormalization Group and Other Advances in Numerical Renormalization Group Method2010

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 学会等名
      International Workshop on Density Matrix Renormalization Group and Other Advances in Numerical Renormalization Group Method
    • 発表場所
      Beijing (China)
    • 年月日
      2010-08-30
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 準2次元ハバードモデルに対する動的DMRG法の高速アルゴリズム2010

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山市)
    • 年月日
      2010-03-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 準2次元ハバードモデルに対する密度行列繰り込み群法:超並列計算機向き並列DMRG法2010

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 学会等名
      次世代スパコン物性科学分野研究会「新物質とエネルギー」
    • 発表場所
      東京国際フォーラム(東京)
    • 年月日
      2010-03-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] ペタフロップスマシンに向けた密度行列繰り込み群法の大規模並列化手法2010

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 学会等名
      スーパーコンピュータワークショップ2010
    • 発表場所
      自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター(岡崎市)
    • 年月日
      2010-01-13
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 密度行列繰り込み群法における大規模固有値計算の並列化2009

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 学会等名
      RIMS研究集会「数値解析と数値計算アルゴリズムの最近の展開」
    • 発表場所
      京大会館(京都市)
    • 年月日
      2009-12-14
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 超並列動的密度行列繰り込み群法の開発:ラダー系への直接拡張と高速化2009

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 年月日
      2009-09-28
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] マルチコアクラスタ向け通信手法を用いた密度行列繰り込み群法の並列化2009

    • 著者名/発表者名
      山田進,今村俊幸、奥村雅彦、町田昌彦
    • 学会等名
      2009年並列/分散/協調処理に関する『仙台』サマー・ワークショップ(SWoPP仙台2009)
    • 発表場所
      フォレスト仙台(仙台市)
    • 年月日
      2009-08-06
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] Parallelization of dynamical DMRG for n-leg Hubbard model2009

    • 著者名/発表者名
      Susumu Yamada
    • 学会等名
      Supercomputing in Solid States Physics 2009
    • 発表場所
      柏市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 超並列固有値計算手法の開発:大規模量子計算への応用2008

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 学会等名
      先駆的科学計算に関するフォーラム2008〜線形計算を中心に〜
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2008-09-03
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] High Performance Computing for Eigenvalue Solver in Density-Matrix Renormalization Group Method : Parallelization of the Hamiltonian Matrix-Vector Multiplication2008

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 学会等名
      VECPAR'08-8th International Meeting High Performance Computing for Computational Science
    • 発表場所
      Touluse (France)
    • 年月日
      2008-06-26
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 密度行列繰り込み群の並列化による大規模量子基底状態の高精度計算2008

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 学会等名
      先駆的科学計算に関するフォーラム2008〜研究プロジェクト成果報告会を兼ねて〜
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2008-04-24
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] High Performance Computing for Eigenvalue Solver in Density-Matrix Renormalization Group Method : Parallelization of the Hamiltonian Matrix-Vector Multiplication2008

    • 著者名/発表者名
      S.Yamada, M.Okumura, M.Machida
    • 学会等名
      VECPAR'08-8th International Meeting High Performance Computing for Computational Science
    • 発表場所
      Toulouse (France)
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 超並列固有値計算手法の開発:大規模量子計算への応用2008

    • 著者名/発表者名
      山田進,今村俊幸,奥村雅彦,町田昌彦
    • 学会等名
      先駆的科学計算に関するフォーラム2008~線形計算を中心に~
    • 発表場所
      福岡市
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 並列計算によるDMRGの大規模シミュレーション手法の開発:2次元モデルに対する動的DMRG法の並列化2008

    • 著者名/発表者名
      山田進
    • 学会等名
      密疎行列繰り込み群法を用いた物性研究の新展開
    • 発表場所
      京都大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

URL: 

公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi