長距離相互作用するスピン系の相転移とダイナミクスに関する研究

• 研究課題/領域番号: 20540364
• 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: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤堂 眞治 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (10291337)
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 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: 長距離相互作用 / モンテカルロ法 / 詳細釣り合い条件 / 量子モンテカルロ法 / エンタングルメントエントロピー / 臨界現象 / 並列計算 / 負符号問題 / 磁気双極子相互作用 / 相転移 / ランダムネス / ダイナミクス / スピンアイス

研究概要

長距離相互系では、スピン間の相互作用の数がスピン数の二乗に比例して増加するため、シミュレーションはこれまで大変困難であった。我々は一般の長距離相互作用系に対するオーダーNモンテカルロ法を開発した。また、モンテカルロ法における棄却率を最小化する一般的な手法を開発した。さらに、スピンアイスの低温状態やスピンパイエルス系における量子フォノンの効果を明らかにし、エンタングルメントエントロピーや局所Z_2ベリー位相の測定方法を提案した。

研究成果

• [雑誌論文] 詳細つりあいを満たさないモンテカルロ法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 諏訪秀麿,藤堂眞治
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 66 ページ: 370-370
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ALPS project release 2.0 : Open source software for strongly correlated systems (2011)
  • 著者名/発表者名: B.Bauer, L.D.Carr, A.Feiguin, J.Freire, S.Fuchs, L.Gamper, J.Gukelberger, E.Gull, S.Guertler, A.Hehn, R.Igarashi, S.V.Isakov, D.Koop, P.N.Ma, P.Mates, H.Matsuo, O.Parcollet, G.Pawlowski, J.D.Picon, L.Pollet, E.Santos, V.W.Scarola, U.Schollwock, C.Silva, B.Surer, S.Todo, S.Trebst, M.Troyer, M.L.Wall, P.Werner, S.Wessel
  • 雑誌名: J.Stat.Mech. ページ: 5001-5001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Markov Chain Monte Carlo Method without Detailed Balance (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Suwa, S.Todo
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 105 ページ: 120603-120603
  • 査読あり
• [雑誌論文] 詳細つりあいを満たさないモンテカルロ法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 諏訪秀麿
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 66(印刷中(掲載確定))
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ALPS project release 2.0 : Open source software for strongly correlated systems (2011)
  • 著者名/発表者名: B.Bauer
  • 雑誌名: JSTAT 巻: (印刷中(掲載確定))
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbital ordering in eg orbital systems : Ground states and thermodynamics of the 120 degree model (2010)
  • 著者名/発表者名: A.van Rynbach, S.Todo, S.Trebst
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 105 ページ: 146402-146402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Markov Chain Monte Carlo Method without Detailed Balance (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Suwa
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 巻: 105 ページ: 120603-120603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbital ordering in eg orbital systems : Ground states and thermodynamics of the 120 degree model (2010)
  • 著者名/発表者名: A.van Rynbach
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 巻: 105 ページ: 146402-146402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Order-N Cluster Monte Carlo Method for Spin Systems with Long-range Interactions (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Fukui, S.Todo
  • 雑誌名: J.Comp.Phys. 228 ページ: 2629-2629
  • 査読あり
• [雑誌論文] Successive phase transitions at finite temperatures of the supersolid in the three-dimensional extended Bose-Hubbard model (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Yamamoto, S.Todo, S.Miyashita
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79 ページ: 94503-94503
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Field Magnetism of the Spin-Ladder Material Na_2Fe_2(C_2O_4)_3(H_2O)_2 (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Yamaguchi, S.Kimura, Z.Honda, K.Okunishi, S.Todo, K.Kindo, M.Hagiwara
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 78 ページ: 124701-124701
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Field Magnetism of the Spin-Ladder Material Na_2Fe_2(C_2O_4)_3(H_2O)_2 (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Yamaguchi
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 78 ページ: 124701-124701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Order-N Cluster Monte Carlo Method for Spin Systems with Long-range Interactions (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Fukui
  • 雑誌名: J. Comp. Phys. 228 ページ: 2629-2642
  • 査読あり
• [雑誌論文] Successive phase transitions at finite temperatures toward the supersolid state in a three-dimensional extended Bose-Hubbard model (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Yamamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Green's function theory for spin-1/2 ferromagnets with an easy-plane exchange anisotropy (2008)
  • 著者名/発表者名: D.Yamamoto, S.Todo, S.Kurihara
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 78 ページ: 24440-24440
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved chain mean-field theory for quasi-one-dimensional quantum magnets (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治, A.Shibasaki
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 78 ページ: 224411-224411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Green's function theory for spin-1/2 ferromagnets with an easy-plane exchange anisotorpy (2008)
  • 著者名/発表者名: D. Yamamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved chain mean-field theory for quasi-one dimensional quantum magnets (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Todo
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 78
  • 査読あり
• [学会発表] 大規模並列量子モンテカルロ法ALPS/looper,次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: 第5回公開シンポジウム
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2011-02-22
• [学会発表] 大規模並列量子モンテカルロ法ALPS/looper (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: 次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発 第5回公開シンポジウム
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2011-02-22
• [学会発表] Markov chain Monte Carlo without Detailed Balance (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: APPC11 The 11th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: Shanghai, CHINA
  • 年月日: 2010-11-18
• [学会発表] Quantum Monte Carlo Measurement of Entanglement Entropy (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: NTTCM2010 Japan-Switzerland Joint Workshop New Trends in Theory of Correlated Materials
  • 発表場所: Chiba
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] Markov Chain Monte Carlo without Detailed Balance and Bounce-free Worm Algorithm (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Suwa, S.Todo
  • 学会等名: Monte Carlo Algorithms in Statistical Physics
  • 発表場所: Melbourne, AUSTRALIA
  • 年月日: 2010-07-27
• [学会発表] Quantum Monte Carlo method for particle number non-conserved systems and application to spin-Pelerls systems (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Suwa, S.Todo
  • 学会等名: STATPHYS24 XXIV IUPAP International Conference on Statistical Physics
  • 発表場所: Cairns, AUSTRALIA
  • 年月日: 2010-07-22
• [学会発表] Order-N Monte Carlo Method for Long-range Interacting Systems and its Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: STATPHYS24 XXIV IUPAP International Conference on Statistical Physics
  • 発表場所: Cairns, AUSTRALIA
  • 年月日: 2010-07-20
• [学会発表] スピンパイエルス系における非磁性不純物効果2 (2010)
  • 著者名/発表者名: 諏訪秀麿,藤堂眞治
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] 量子モンテカルロ法による量子クロック模型のスティッフネスの計算 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松尾春彦,藤堂眞治
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] フラストレーションした量子反強磁性ハイゼンベルグ模型のモンテカルロ法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 本山裕一,藤堂眞治
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] Wang-Landau法によるエンタングルメントエントロピーの計算 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] 量子モンテカルロ法の大規模並列化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: 次世代ナノ情報機能・材料分野公開研究会「新物質とエネルギー」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-11
• [学会発表] QMC Challenges for Spin/bosonic Lattice Models (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: The Next Generation of Quantum Simulations
  • 発表場所: Moorea
  • 年月日: 2009-05-03
• [学会発表] QMC Challenges for Spin/bosonic Lattice Models (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: The Next Generation of Quantum Simulations
  • 発表場所: Moorea,フランス
  • 年月日: 2009-05-03
• [学会発表] ダイポールスピンアイスの長距離秩序相 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] 量子モンテカルロ法による古典2次元クロック模型の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松尾春彦,藤堂眞治
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] 量子数の保存しない系に対する量子モンテカルロ法とスピンパイエルス系への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 諏訪秀麿,藤堂眞治
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] 量子モンテカルロシミュレーションによるエンタングルメントエントロピーの計測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 金井龍一,藤堂眞治
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] Low-energy Properties of Frustrated Ising Magnets with Competing Exchange and Dipole Interactions (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: Supercomputing in Solid State Physics 2009
  • 発表場所: 柏
  • 年月日: 2009-02-18
• [学会発表] Low-energy Properties of Frustrated Ising Magnets with Competing Echange and Dipole Interacti (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Todo
  • 学会等名: Supercomputing in Solid State Physics 2009
  • 発表場所: 柏
  • 年月日: 2009-02-18
• [学会発表] Order-N Monte Carlo Algorithm for Long-range Interacting Spin Systems : Application to Dipoler Spin Ice (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: International Workshop on Novel Aspects of Phase Transitions with Long-range Interactions
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-10-28
• [学会発表] Order-N Monte Carlo Algorithm for Long-range Interacting Spin Systems: Application to Dipoler Spin Ice (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Todo
  • 学会等名: International Workshop on Novel Aspects of Phase Transitions with Long-range Interactions
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-10-28
• [学会発表] 長距離相互作用を持つスピン系の拡張アンサンブルモンテカルロシミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: 日本物理学会 2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] スピンパイエルス系における格子の分散関係と次元性の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 諏訪秀麿,藤堂眞治
  • 学会等名: 日本物理学会 2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] 長距離相互作用を持つスピン系の拡張アンサンブルモンテカルロシミュレーシヨシ (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] スピンパイエルス系における格子の分散関係と次元性の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 諏訪秀麿
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] Large-scale parallel quantum Monte Carlo simulation of low-dimensional quantum magnets (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: 1st International Conference of the Grand Challenge to Next-Generation Integrated Nanoscience
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-06-06
• [学会発表] Large-scale parallel quantum Monte Carlo simulation of low dimensional quantum magnets (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Todo
  • 学会等名: 1st International Conference of the Grand Challenge to Next-Generation Integrated Nanoscience
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-06-06
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://todo.ap.t.u-tokyo.ac.jp
• [備考]
  • URL: http://alps.comp-phys.org