強レーザー場中の多電子ダイナミクス：時間依存・多配置波動関数理論の開発

• 研究課題/領域番号: 26390076
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 光工学・光量子科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 佐藤 健 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (30507091)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 高強度レーザー / 超高速科学 / 第一原理計算 / 多配置波動関数理論 / 時間依存波動関数理論 / アト秒科学 / 高強度場現象 / 時間依存波動函数理論 / TD-ORMAS / TD-CASSCF / MCTDHF

研究成果の概要

多電子ダイナミクスを記述する厳密理論であるMCTDHF法の問題点は電子数Nに対して計算コストが指数関数的に増大する点である.先行研究ではこの問題を克服するためにTD-CASSCF法と呼ぶ新しい方法を開発した. 本研究ではより柔軟に計算コストと計算精度を調整することが可能なTD-ORMAS法と呼ぶ手法を開発し, 従来不可能だった多電子系の精確なシミュレーションを可能にした. 3次元ハミルトニアンに対するプログラム実装でも世界を先導し, 近赤外高強度パルス照射下の He, Be, Ne 原子, および水分子の高次高調波発生の精密計算に初めて成功した.

研究成果

• [国際共同研究] ウィーン工科大学(オーストリア)
• [雑誌論文] High-harmonic spectra from time-dependent two-particle reduced-density-matrix theory (2017)
  • 著者名/発表者名: F. Lackner, I. Bresinova, T. Sato, K. L. Ishikawa, and J. Burgdorfer
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 95 号: 3
  • DOI: 10.1103/physreva.95.033414
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Trajectory analysis of high-order-harmonic generation from periodic crystals (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Ikemachi, Y. Shinohara, T. Sato, J. Yumoto, M. Kuwata-Gonokami, and K. L. Ishikawa
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 95 号: 4 ページ: 043416-043416
  • DOI: 10.1103/physreva.95.043416
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Implementation of the multiconfiguration time-dependent Hartree-Fock method for general molecules on a multi-resolution Cartesian grid (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Sawada, T. Sato, and K. L. Ishikawa
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 93 号: 2 ページ: 023434-023434
  • DOI: 10.1103/physreva.93.023434
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Time-dependent complete-active-space self-consistent-field method for atoms: Application to high-harmonic generation (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and K. L. Ishikawa
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 94 号: 2
  • DOI: 10.1103/physreva.94.023405
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 強レーザー場中における多電子ダイナミクスの第一原理シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 石川顕一, 佐藤健
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 44 ページ: 784-788
  • NAID: 130007957256
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 強レーザー場中の多電子ダイナミクス：時間依存多配置波動関数理論の基礎 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健, 石川顕一
  • 雑誌名: 分子シミュレーション研究会会誌「アンサンブル」 巻: 18 ページ: 236-239
  • NAID: 130006191032
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Review on Ab Initio Approaches for Multielectron Dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: K. L. Ishikawa and T. Sato
  • 雑誌名: IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 巻: 21 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1109/jstqe.2015.2438827
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ime-dependent multiconfiguration self-consistent-field method based on occupation restricted multiple active space model for multielectron dynamics in intense laser fields (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and K. L. Ishikawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 91 号: 2
  • DOI: 10.1103/physreva.91.023417
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Propagating two-particle reduced density matrices without wavefunctions (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Lackner, I. Břesinová, T. Sato, K. L. Ishikawa, and J. Burgdörfer
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 91 号: 2
  • DOI: 10.1103/physreva.91.023412
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The structure of approximate two electron wavefunction in intense laser driven ionization dynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and K. L. Ishikawa
  • 雑誌名: J. Phys. B 巻: 47 号: 20 ページ: 204031-204031
  • DOI: 10.1088/0953-4075/47/20/204031
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ryohto Sawada, Takeshi Sato, and Kenichi L. Ishikawa (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryohto Sawada, Takeshi Sato, and Kenichi L. Ishikawa
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 90 号: 2 ページ: 023404-023404
  • DOI: 10.1103/physreva.90.023404
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Time-dependent ab initio wavefunction methods for multielectron dynamics of atoms and molecules in intense laser fields (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sato
  • 学会等名: 77th Okazaki Conference Series: International Symposium on Ultrafast Dynamics in Molecular and Material Sciences
  • 発表場所: Okazaki conference center, Okazaki, Japan
  • 年月日: 2017-03-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development and applica/ons of /me-dependent ab ini&o wavefunc/on methods for intense-laser driven mul/electron dynamics of atoms and molecule (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sato
  • 学会等名: CJK-WTCC-III
  • 発表場所: KAIST, Daejeon, Korea
  • 年月日: 2017-01-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Implementation and applications of time-dependent multiconfiguration methods for laser-driven multielectron dynamics of atoms (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sato and Kenichi L. Ishikawa
  • 学会等名: International Conference on Ultrafast Phenomena 2016
  • 発表場所: Santa Fe, New Mexico, USA
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] 非対称な系へのMulti-resolution MCTDHFの適用 2 (2016)
  • 著者名/発表者名: 澤田亮人、佐藤健、石川顕一
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東工大大岡山キャンパス、東京都目黒区
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 外部複素スケーリングを用いたコンパクトな強レーザー場第一原理計算 (2016)
  • 著者名/発表者名: 織茂悠貴、佐藤健、澤田亮人、石川顕一
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東工大大岡山キャンパス、東京都目黒区
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] アト秒パルスによるネオン原子のイオン化の第一原理シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩津広大、佐藤健、石川顕一
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東工大大岡山キャンパス、東京都目黒区
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 高強度レーザー場中の多電子ダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健、石川顕一
  • 学会等名: 第8回文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学銀杏会館、大阪府吹田市
  • 年月日: 2016-01-28
• [学会発表] 高強度レーザー場中の多電子ダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健、石川顕一
  • 学会等名: 電気学会 光・量子デバイス研究会
  • 発表場所: 氷見市ふれあいスポーツセンター、富山県氷見市
  • 年月日: 2016-01-24
• [学会発表] 佐藤健 (2015)
  • 著者名/発表者名: 多電子ダイナミクスのための 時間依存多電子理論
  • 学会等名: 第2回電子状態理論シンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学西早稲田キャンパス、東京都新宿区
  • 年月日: 2015-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] 多電子ダイナミクスのための 時間依存多電子理論 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健
  • 学会等名: 非断熱量子動力学とその周辺
  • 発表場所: 東京大学駒場Iキャンパス、東京都目黒区
  • 年月日: 2015-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] Time-Dependent Occupation Restricted Multiple Active Space Method for Multielectron Dynamics in Intense Laser Fields (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and K. L. Ishikawa
  • 学会等名: ICPEAC 2015
  • 発表場所: Toledo, Spain
  • 年月日: 2015-07-22
  • 国際学会
• [学会発表] 高強度レーザー中の多電子ダイナミクス: 時間依存・多配置自己無撞着場法の原子のための実装 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健、石川顕一
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県・平塚市）
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] 高強度レーザー中の多電子ダイナミクス 時間依存多電子波動関数理論の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健、石川顕一
  • 学会等名: 凝縮系の理論化学
  • 発表場所: 琉球大学（沖縄県・西原町）
  • 年月日: 2015-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] Implementation of TD-MCSCF methods for atoms (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and K. L. Ishikawa
  • 学会等名: International workshop on theory for attosecond quantum dynamics (IWTAQD) 12
  • 発表場所: 電気通信大学（東京都・調布市）
  • 年月日: 2015-02-03
  • 招待講演
• [学会発表] 強レーザー場中の多電子ダイナミクス： TD-CASSCF法の実装. I. 原子 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健、石川顕一
  • 学会等名: 第8回分子科学討論会
  • 発表場所: 広島大学（広島県・東広島市）
  • 年月日: 2014-09-22
• [学会発表] 強レーザー場中の多電子ダイナミクス： 原子のための実装 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健、石川顕一
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] Time-Dependent Multiconfiguration Methods for Multielectron Dynamics in Intense Laser Fields (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and K. L. Ishikawa
  • 学会等名: 19th International Conference on Ultrafast Phenomena (UP2014)
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県・宜野湾市）
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [学会発表] Two electron dynamics in intense laser fields (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sato
  • 学会等名: International workshop on theory for attosecond quantum dynamics (IWTAQD) 11
  • 発表場所: 電気通信大学（東京都・調布市）
  • 年月日: 2014-06-30
  • 招待講演
• [学会発表] Time-dependent wavefunction theories of atoms and molecules in intense laser fields (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sato
  • 学会等名: ViCoM Young Researchers Meeting 2014
  • 発表場所: ウィーン（オーストリア）
  • 年月日: 2014-04-23
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.atto.t.u-tokyo.ac.jp/