| 研究課題/領域番号 |
20K04586
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 有明工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
松野 哲也 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (80243921)
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| 研究分担者 |
小田部 荘司 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (30231236)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | 構造保存数値積分法 / 巨視的波動関数 / ゲージ場 / 量子化磁束 / 量子渦 / 超伝導体 / 超流体 / 数値シミュレーション / 数値積分アルゴリズム / 陽的解法 / 構造保存 / 波動関数 / 超伝導 / 陽的 / 超流動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超伝導電子集団および超流体の巨視的波動関数のダイナミクスを高速高精度で計算機上に再現することを目的とする．
具体的には，波動関数およびゲージ場の連立数値積分アルゴリズムを陽的解法として実現し，並列プロセッサ上での高速高精度シミュレーションを可能とすることを目指す．
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| 研究成果の概要 |
ゲージ場存在下の巨視的量子現象である超伝導現象における量子化磁束（磁場を伴った量子渦）および回転超流体における量子渦現象を記述する量子力学的方程式である時間依存ギンツブル-グランダウ方程式や時間依存グロス-ピタエフスキー方程式を効率的に数値計算するための陽的数値積分法を提案した．その数値積分法は極めて安定性が高くなおかつ構造保存特性を有するので量子渦の複雑なダイナミクスを効率的に解析することが可能となる．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究において提案された陽的構造保存数値積分法は安定性と構造保存の観点から極めて良い特性を有することが明らかとなった．この手法により大規模量子シミュレーションを様々なパラメータで繰り返し試行することが容易になる．それゆえ本手法は，大電流超伝導送電線のための材料設計，超高速超低消費電力の超伝導デバイスの開発，量子コンピュータのためのデバイスの最適設計，磁場（ゲージ場）に関わる新奇量子デバイスの開発や超流体の量子渦構造の数値的研究による乱流現象の解明など，量子工学・物理学の分野に大きく貢献することが期待される．
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