• 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

自律的情報処理を行う分子機械の非平衡統計力学に基づく研究

研究課題

研究課題/領域番号 25800217
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
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

沙川 貴大  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60610805)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2013年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードゆらぎの定理 / 情報熱力学 / シグナル伝達 / 熱力学第二法則
研究成果の概要

自律的に動作する分子マシンの研究は、非平衡統計力学の重要な研究テーマであるばかりでなく、生体分子の動作原理を解明するうえでも重要な役割を果たす。本研究ではとくに情報処理に焦点をあて、自律的な情報処理を行う分子マシンの一般論の構築と、実際の生体情報処理への応用の研究を行った。その結果として、「ゆらぎの定理」と呼ばれる非平衡統計力学の関係式に情報流を取り入れた、新しい一般理論の構築に成功した。これは情報と熱力学を融合させる非平衡統計力学の基本原理の観点から興味深い。さらに、それを生体内のシグナル伝達に応用し、大腸菌の走化性において情報流の果たす役割を解明することに成功した。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 1件、 査読あり 19件、 オープンアクセス 11件、 謝辞記載あり 8件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 6件、 招待講演 19件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] アールト大学(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermodynamics of information exchange between two coupled quantum dots2016

    • 著者名/発表者名
      Aki Kutvonen, Takahiro Sagawa, and Tapio Ala-Nissila
    • 雑誌名

      Phyical Review E

      巻: 93 号: 3

    • DOI

      10.1103/physreve.93.032147

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Measurement-feedback formalism meets information reservoirs2016

    • 著者名/発表者名
      Naoto Shiraishi, Takumi Matsumoto, and Takahiro Sagawa
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 18 号: 1 ページ: 013044-013044

    • DOI

      10.1088/1367-2630/18/1/013044

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Maxwell's demon in biochemical signal transduction with feedback loop2015

    • 著者名/発表者名
      Sosuke Ito and Takahiro Sagawa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 6 号: 1 ページ: 7498-7498

    • DOI

      10.1038/ncomms8498

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Asymptotic Derivation of Langevin-like Equation with Non-Gaussian Noise and Its Analytical Solution2015

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Kanazawa, Tomohiko G. Sano, Takahiro Sagawa, and Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 160 号: 5 ページ: 1294-1335

    • DOI

      10.1007/s10955-015-1286-x

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of measurement-feedback separation in autonomous Maxwell's demons2015

    • 著者名/発表者名
      Shiraishi Naoto, Sosuke Ito, Kyogo Kawaguchi and Takahiro Sagawa
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 045012 号: 4 ページ: 045012-045012

    • DOI

      10.1088/1367-2630/17/4/045012

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fluctuation theorem for partially masked nonequilibrium dynamics2015

    • 著者名/発表者名
      N. Shiraishi and T. Sagawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 91 号: 1 ページ: 012130-012130

    • DOI

      10.1103/physreve.91.012130

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermodynamics of information2015

    • 著者名/発表者名
      Juan M. R. Parrondo, Jordan M. Horowitz, Takahiro Sagawa
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 11 号: 2 ページ: 131-139

    • DOI

      10.1038/nphys3230

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Minimal Model of Stochastic Athermal Systems: Origin of Non-Gaussian Noise2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kanazawa, T.G. Sano, T. Sagawa, H. Hayakawa
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 114 号: 9 ページ: 090601-090606

    • DOI

      10.1103/physrevlett.114.090601

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Equivalent Definitions of the Quantum Nonadiabatic Entropy Production2014

    • 著者名/発表者名
      Jordan M. Horowitz, Takahiro Sagawa
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 156 ページ: 5-65

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nonequilibrium dissipation-free transport in F1-ATPase and the thermodynamic role of asymmetric allosterism2014

    • 著者名/発表者名
      Kyogo Kawaguchi, Shin-ichi Sasa, and Takahiro Sagawa
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 106 号: 11 ページ: 2450-2457

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2014.04.034

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental Observation of the Role of Mutual Information in the Nonequilibrium Dynamics of a Maxwell Demon2014

    • 著者名/発表者名
      J. V. Koski, V. F. Maisi, T. Sagawa, J. P. Pekola
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 113 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevlett.113.030601

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Energy pumping in electrical circuits under avalanche noise2014

    • 著者名/発表者名
      K. Kanazawa, T. Sagawa, H. Hayakawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 90 号: 1 ページ: 012115-012122

    • DOI

      10.1103/physreve.90.012115

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic and Logical Reversibilities Revisited2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sagawa
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics

      巻: 巻号表記無し 号: 3 ページ: P03025-P03025

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2014/03/p03025

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distribution of entropy production in a single-electron box2013

    • 著者名/発表者名
      J. V. Koski, T. Sagawa, O-P. Saira, Y. Yoon, A. Kutvonen, P. Solinas, M. Mottonen, T. Ala-Nissila, J. P. Pekola
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 9 号: 10 ページ: 644-648

    • DOI

      10.1038/nphys2711

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Geometrical excess entropy production in nonequilibrium quantum systems2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Yuge, Takahiro Sagawa, Ayumu Sugita, Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 153 号: 3 ページ: 412-441

    • DOI

      10.1007/s10955-013-0829-2

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kim et al. Reply:2013

    • 著者名/発表者名
      Sang Wook Kim, Kang-Hwan Kim, Takahiro Sagawa, Simone De Liberato, Masahito Ueda
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 111 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevlett.111.188902

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Information Thermodynamics on Causal Networks2013

    • 著者名/発表者名
      Sosuke Ito, Takahiro Sagawa
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 111 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevlett.111.180603

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat Engine Driven by Purely Quantum Information2013

    • 著者名/発表者名
      Jung Jun Park, Kang-Hwan Kim, Takahiro Sagawa, Sang Wook Kim
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 111 号: 23

    • DOI

      10.1103/physrevlett.111.230402

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of mutual information in entropy production under information exchanges2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sagawa, Masahito Ueda
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 15 号: 12 ページ: 125012-125012

    • DOI

      10.1088/1367-2630/15/12/125012

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Nonequilibrium thermodynamics of quantum information2016

    • 著者名/発表者名
      T. Sagawa
    • 学会等名
      UTokyo-ANU Workshop on Quantum Information and Control
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-03-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 熱的な量子純粋状態におけるゆらぎの定理2016

    • 著者名/発表者名
      沙川貴大
    • 学会等名
      第4回統計物理学懇談会
    • 発表場所
      学習院大学(東京都豊島区)
    • 年月日
      2016-03-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 熱的な量子純粋状態におけるゆらぎの定理2016

    • 著者名/発表者名
      沙川貴大
    • 学会等名
      量子論の諸問題と今後の発展 (QMKEK6)
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構(KEK)(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-02-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermodynamics of information and its application to biological signal transduction2016

    • 著者名/発表者名
      T. Sagawa
    • 学会等名
      Toyota Physical & Chemical Research Institute Workshop "Entropy, Information and Control"
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-01-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Thermodynamics of Autonomous Information Processing2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sagawa
    • 学会等名
      KIAS Workshop on Quantum Information and Thermodynamics
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 情報熱力学の細胞内シグナル伝達への応用2015

    • 著者名/発表者名
      沙川貴大
    • 学会等名
      山田研究会「生物と非生物をつなぐ」
    • 発表場所
      ラフォーレ修善寺(静岡県伊豆市)
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] hermodynamics of Autonomous Information Processing and its Application to Biological Signal Transduction2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sagawa
    • 学会等名
      International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015 (SFS2015)
    • 発表場所
      京都大学芝蘭会館稲盛ホール(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-08-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Maxwell's Demon in Biochemical Signal Transduction2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sagawa
    • 学会等名
      New Frontiers in Non-equilibrium Physics 2015
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-07-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonequilibrium Thermodynamics of Quantum Information Processing2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sagawa
    • 学会等名
      The 10th Principles and Applications of Control in Quantum Systems Workshop 2015 (PRACQSYS 2015)
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2015-07-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 情報熱力学とその細胞内シグナル伝達への応用2015

    • 著者名/発表者名
      沙川貴大
    • 学会等名
      新学術領域研究「ゆらぎと構造」第2回公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス小柴ホール(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-05-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Thermodynamics of Nonequilibrium Systems with Feedback Control2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sagawa
    • 学会等名
      March Meeting 2015 of the American Physical Society (an invited session on "Thermodynamics of Information Processing")
    • 発表場所
      San Antonio, Texas, US
    • 年月日
      2015-03-02 – 2015-03-06
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fluctuation Theorem for Information Processing2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sagawa
    • 学会等名
      2015 Berkeley Mini Statistical Mechanics Meeting
    • 発表場所
      Berkeley, California, US
    • 年月日
      2015-01-09 – 2015-01-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nonequilibrium Thermodynamics of Quantum Information Processing2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sagawa
    • 学会等名
      Nonequilibrium Thermodynamics of Quantum Information Processing
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-12-03 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Information Thermodynamics on Causal Networks2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sagawa
    • 学会等名
      Thermodynamics, Large deviation, and Transportation
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum-information thermodynamics2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sagawa
    • 学会等名
      YITP Workshop on Quantum Information Physics (YQIP2014)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-08-04 – 2014-08-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum-information thermodynamics2014

    • 著者名/発表者名
      T. Sagawa
    • 学会等名
      YITP Workshop on Quantum Information Physics (YQIP2014)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-07-08 – 2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 情報処理過程における熱力学第二法則2014

    • 著者名/発表者名
      沙川貴大
    • 学会等名
      計測自動制御学会第一回制御部門マルチシンポジウム(MSCS2014)
    • 発表場所
      電気通信大学,東京
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 情報交換プロセスにおけるゆらぎの定理2014

    • 著者名/発表者名
      沙川貴大
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会 領域11・領域12合同シンポジウム
    • 発表場所
      東海大学,平塚
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Imitating Chemical Motors with Information Motors2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sagawa
    • 学会等名
      2013 Taiwan International Workshop on Biophysics and Complex Systems
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fluctuation theorem for information exchange2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sagawa
    • 学会等名
      Statphys 25
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Second law of thermodynamics with the QC-mutual information2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sagawa
    • 学会等名
      Summer Workshop on "Physics, Mathematics, And All That Quantum Jazz"
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Role of Mutual Information in Entropy Production under Information Exchanges2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sagawa
    • 学会等名
      East Asia Joint Seminars on Statistical Physics (EAJS-SP2013)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fluctuation Theorem with Information Exchange2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sagawa
    • 学会等名
      Solvay Workshop on "Thermodynamics of Small Systems"
    • 発表場所
      Brussels, Belgium
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] 量子測定と量子制御2016

    • 著者名/発表者名
      沙川貴大、上田正仁
    • 総ページ数
      210
    • 出版者
      サイエンス社
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 沙川貴大のホームページ

    • URL

      http://www.taksagawa.com/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実施状況報告書
  • [備考] 沙川研究室

    • URL

      http://noneq.c.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実施状況報告書
  • [備考] http://www.taksagawa.com/

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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