量子物理学と非平衡熱統計力学との相互適用

• 研究課題/領域番号: 22540407
• 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: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 清水 明 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (10242033)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 量子統計力学 / 応答関数 / 非平衡 / 量子計算機 / マクロ量子系 / 統計力学 / 熱的量子純粋状態 / 非線形 / 線形応答関数 / 非線形応答関数 / ポンプ・プローブ

研究概要

従来は解析が困難だった量子系の解析を可能にするような、新しい量子統計力学の定式化を行い、実用的な計算手法を作り出した。それにより、量子物理学の興味の対象になりながら解析が困難だった系の性質を、予言したり解析したりすることを可能にした。
また、ポンプ・プローブ型の実験で得られる、プローブに対する応答関数の普遍的性質について、プローブに対する非線形の応答関数の普遍的性質にまで拡張した。その結果、高次の総和則など、これまでによもや厳密に成り立つとは思われていなかったことが、普遍的に、かつ厳密に成り立つことを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Canonical Thermal Pure Quantum State (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Sugiura and A. Shimizu
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 111(selected as Editors' suggestion) 号: 1
  • DOI: 10.1103/physrevlett.111.010401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Necessity of Superposition of Macroscopically Distinct States for Quantum Computational Speedup (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Shimizu, Y. Matsuzaki and A. Ukena
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 号: 5 ページ: 054801-054801
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.054801
  • NAID: 40019647178
  • 査読あり
• [雑誌論文] 量子純粋状態による統計力学の定式化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水 明, 杉浦祥
  • 雑誌名: 数理科学 巻: 600 ページ: 50-55
• [雑誌論文] Thermal Pure Quantum States at Finite Temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Sugiura and A. Shimizu
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 108(selected as Editors' suggestion) 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevlett.108.240401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonequilibrium Molecular Dynamics Simulation of Interacting Many Electrons Scattered by Lattice Vibrations (2012)
  • 著者名/発表者名: Fan Lee, Tatsuro Yuge, Akira Shimizu
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 81 号: 6 ページ: 64710-64710
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.064710
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sum Rules and Asymptotic Behaviors for Optical Conductivity of Nonequilibrium Many-Electron Systems (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Shimizu and T. Yuge
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 80 号: 9 ページ: 093706-093706
  • DOI: 10.1143/jpsj.80.093706
  • NAID: 40018996900
  • 査読あり
• [雑誌論文] Universal Properties of Nonlinear Response Functions of Nonequilibrium Steady States (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Shimizu
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 79 号: 11 ページ: 113001-113001
  • DOI: 10.1143/jpsj.79.113001
  • NAID: 40017366089
  • 査読あり
• [雑誌論文] Universal Properties of Nonlinear Response Functions of Nonequilibrium Steady States (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Shimizu
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: Vol.79
  • NAID: 40017366089
  • 査読あり
• [学会発表] 量子純粋状態による統計力学の定式化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水明,杉浦祥、日向理彦、堺和光
  • 学会等名: ワークショップ「統計力学の最近の展開」
  • 発表場所: 小柴ホール(東大理)
  • 年月日: 2014-03-03
  • 招待講演
• [学会発表] 量子純粋状態による統計力学の定式化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水 明, 杉浦祥、日向理彦、堺和光
  • 学会等名: ワークショップ「統計力学の最近の展開」
  • 発表場所: 小柴ホール（東大理）
  • 招待講演
• [学会発表] 一個の量子純粋状態による統計力学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水 明, 杉浦祥、日向理彦、堺和光
  • 学会等名: 量子論の諸問題と今後の発展（QMKEK5）
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構
• [学会発表] 熱的な量子純粋状態によるFermion系の数値解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日向理彦，杉浦祥，堺和光，清水明
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス
• [学会発表] 統計力学の最近の発展と課題---私的考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水明
  • 学会等名: 統計物理学懇談会
  • 発表場所: 学習院大学(東京都、豊島区)
  • 年月日: 2013-03-05
  • 招待講演
• [学会発表] Thermal Pure Quantum Formulation of Statistical Mechanics (2013)
  • 著者名/発表者名: Sho Sugiura and Akira Shimizu
  • 学会等名: The 25th International Conference on Statistical Physics of the International Union for Pure and Applied Physics
  • 発表場所: Seoul, Korea
• [学会発表] 有限温度の熱的純粋量子状態:統計力学の新しい定式化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水明
  • 学会等名: 第17回ナノ量子情報エレクトロニクスセミナー
  • 発表場所: 東京大学ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構(東京都、目黒区)
  • 年月日: 2012-12-26
  • 招待講演
• [学会発表] 非平衡統計力学と光学過程 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水明、弓削達郎
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会シンポジウム:超高速分光・散乱と非平衡統計力学・情報統計力学のクロスオーバー
  • 発表場所: 横浜国立大学(神奈川県、横浜市)
  • 年月日: 2012-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] Universal Properties of Optical Response Functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Akira Shimizu, Tatsuro Yuge
  • 学会等名: DYCE International Workshop
  • 発表場所: 屈斜路プリンスホテル(北海道、川上郡)
  • 年月日: 2012-08-07
• [学会発表] 非平衡状態の二次微分応答関数の総和則・漸近則の検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 李凡, 弓削達郎, 清水明
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 熱的な量子純粋状態による統計力学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 杉浦祥, 清水明
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 有限温度における熱的な量子純粋状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 杉浦祥, 清水明
  • 学会等名: 基研研究会「情報統計力学の最前線」
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] アンサンブルを使わない統計力学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水明,杉浦祥
  • 学会等名: KEK理論センター研究会「量子論の諸問題と今後の発展」(QMKEK4)
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 量子純粋状態による統計力学の定式化と計算法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 杉浦祥, 清水明
  • 学会等名: 基研研究会「物理と情報の階層構造-情報を接点とした諸階層の制御と創発-
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所
  • 年月日: 2012-01-06
• [学会発表] 非定常非平衡状態の微分応答係数の普遍的性質 (2011)
  • 著者名/発表者名: 清水明, 弓削達郎
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 多電子系の非平衡状態における光学伝導度の総和則と漸近則 (2011)
  • 著者名/発表者名: 弓削達郎, 清水明
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 有限温度量子系の典型的な状態とマクロ力学変数の数値計算法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉浦祥, 清水明
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 典型的な量子状態を用いた熱力学量の数値計算法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉浦祥, 清水明
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 多重周波数法による非平衡状態の微分応答関数の分子動力学計算 (2011)
  • 著者名/発表者名: 李凡, 弓削達郎, 清水明
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 多重周波数法による非平衡状態の高次微分応答関数の分子動力学計算 (2011)
  • 著者名/発表者名: 李凡, 弓削達郎, 清水明
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 非平衡定常状態における応答関数の総和則と液相・個相相転移 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長谷川直紀, 弓削達郎, 清水明
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 有限温度量子スピン系の典型的な状態を用いた解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉浦祥, 清水明
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 時間変動する場に駆動された非平衡状態の応答関数の普遍的性質 (2011)
  • 著者名/発表者名: 清水明、弓削達郎
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 震災のため予稿集と公開サイトによる発表
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 多重周波数非平衡分子動力学シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 李凡, 弓削達郎, 清水明
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 震災のため予稿集と公開サイトによる発表
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 非平衡定常状態の非線形応答関数の普遍的性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水明、弓削達郎
  • 学会等名: 非平衡系の物理-非平衡ゆらぎと集団挙動
  • 発表場所: 湯川記念館
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] 交換関係のマクロな現れ-非平衡マクロ系のマクロな応答関数の普遍的性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水明
  • 学会等名: 小澤正直先生ダブル受賞記念講演会
  • 発表場所: 国立情報学研究所
  • 年月日: 2010-09-17
  • 招待講演
• [学会発表] Universal Properties of Optical Response Functions
  • 著者名/発表者名: Akira Shimizu, Tatsuro Yuge
  • 学会等名: DYCE International Workshop
  • 発表場所: 屈斜路プリンスホテル（北海道、川上郡）
• [学会発表] Optical Conductivity Sum Rules Extended to Nonequilibrium
  • 著者名/発表者名: Tatsuro Yuge, Akira Shimizu
  • 学会等名: EXCON2012
  • 発表場所: Groningen, Netherland
• [学会発表] 有限温度の熱的純粋量子状態：統計力学の新しい定式化
  • 著者名/発表者名: 清水明
  • 学会等名: 第１７回ナノ量子情報エレクトロニクスセミナー
  • 発表場所: 東京大学ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構（東京都、目黒区）
  • 招待講演
• [学会発表] 統計力学の最近の発展と課題 --- 私的考察
  • 著者名/発表者名: 清水明
  • 学会等名: 統計物理学懇談会
  • 発表場所: 学習院大学（東京都、豊島区）
  • 招待講演
• [学会発表] 非平衡統計力学と光学過程
  • 著者名/発表者名: 清水明、弓削達郎
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会シンポジウム：超高速分光・散乱と非平衡統計力学・情報統計力学のクロスオー バー
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県、横浜市）
  • 招待講演
• [学会発表] Thermal Pure Quantum Stateを用いたカゴメ格子の熱的性質の解析
  • 著者名/発表者名: 杉浦祥，清水明
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県、横浜市）
• [学会発表] Thermal Pure Quantum Stateによる比熱・帯磁率などの計算公式
  • 著者名/発表者名: 杉浦祥，清水明
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県、横浜市）
• [学会発表] 光場中の多バンド有効ハミルトニアンの導出
  • 著者名/発表者名: 弓削達郎，清水明
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県、東広島市）
• [学会発表] 等重率からみる長距離相互作用系の熱力学構造
  • 著者名/発表者名: 日向理彦，清水明
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県、東広島市）
• [学会発表] 熱的純粋量子状態におけるゆらぎ
  • 著者名/発表者名: 杉浦祥，清水明
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県、東広島市）
• [学会発表] 熱的純粋量子状態におけるエンタングルメント
  • 著者名/発表者名: 杉浦祥，清水明
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県、東広島市）
• [備考]
  • URL: http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 清水研ホームページ
  • URL: http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/