低次元量子スピン系における量子相関とトポロジカルな秩序に関する研究

• 研究課題/領域番号: 26400384
• 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: 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, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (10291337)
• 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: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 計算物理 / 量子モンテカルロ / トポロジカル秩序 / 量子スピン系 / 量子相転移 / 動的臨界現象 / 長距離相互作用 / ボーズ・ハバード模型 / トポロジカルオーダー / テンソルネットワーク

研究成果の概要

低次元量子スピン系における様々な量子状態とそれら量子相の間で引き起こされる新奇な量子相転移現象を特徴付ける「トポロジカル秩序変数」を高次元に拡張し、量子モンテカルロ法などを用いた精密かつ効率的な測定方法を開発した。また、モンテカルロ法と機械学習の手法を組み合わせることにより動的臨界現象の解析が可能となった。大規模な量子モンテカルロシミュレーションを行い、量子相転移や量子相の解析を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Upper and lower critical decay exponents of Ising ferromagnet with long-range interaction (2017)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Horita, Hidemaro Suwa, Synge Todo
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 95 号: 1 ページ: 012143-012143
  • DOI: 10.1103/physreve.95.012143
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Updated Core Libraries of the ALPS Project (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Gaenko, A. E. Antipov, G. Carcassi, T. Chen, X. Chen, Q. Dong, L. Gamper, J. Gukelberger, R. Igarashi, S. Iskakov, M. Konz, J. P. F. LeBlanc, R. Levy, P. N. Ma, J. E. Paki, H. Shinaoka, S. Todo, M. Troyer, E. Gull
  • 雑誌名: Computer Physics Communications 巻: 213 ページ: 235-251
  • DOI: 10.1016/j.cpc.2016.12.009
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantum Lattice Model Solver HΦ (2017)
  • 著者名/発表者名: Mitsuaki Kawamura, Kazuyoshi Yoshimi, Takahiro Misawa, Youhei Yamaji, Synge Todo, Naoki Kawashima
  • 雑誌名: Comp. Phys. Comm. 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 特集「『京』が拓いた物性物理」について (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺宙志, 藤堂眞治
  • 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: 5-6
  • NAID: 130005312260
• [雑誌論文] Generalized Moment Method for Gap Estimation and Quantum Monte Carlo Level Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Hidemaro Suwa, Synge Todo
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 115 号: 8
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.080601
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stochastic approximation of dynamical exponent at quantum critical point (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinya Yasuda, Hidemaro Suwa, Synge Todo
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 92 号: 10
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.104411
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] "実験技術"としての量子多体系シミュレーションソフトウェア ALPS (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 70 ページ: 275-282
  • 査読あり
• [雑誌論文] MateriApps --- a Portal Site of Materials Science Simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Konishi, Ryo Igarashi, Shunsuke Kasamatsu, Takeo Kato, Naoki Kawashima, Tsutomu Kawatsu, Hikaru Kouta, Masashi Noda, Shoichi Sasaki, Yayoi Terada, Synge Todo, Shigehiro Tsuchida, Kazuyoshi Yoshimi, Kanako Yoshizawa
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 5 ページ: 011007-011007
  • DOI: 10.7566/jpscp.5.011007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal phase transition of generalized Heisenberg models for SU(N) spins on square and honeycomb lattices (2015)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Suzuki, Kenji Harada, Haruhiko Matsuo, Synge Todo and Naoki Kawashima
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 91 号: 9 ページ: 094414-094414
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.094414
  • NAID: 120005619792
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Parallelized Quantum Monte Carlo Algorithm with Nonlocal Worm Updates (2014)
  • 著者名/発表者名: Akiko Masaki, Takafumi Suzuki, Kenji Harada, Synge Todo, Naoki Kawashima
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 112 号: 14 ページ: 140603-140603
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.140603
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Dynamical property of strongly anisotropic quantum criticality in random spin systems (2017)
  • 著者名/発表者名: Synge Todo
  • 学会等名: Workshop on quantum dynamics and response
  • 発表場所: 東大 (文京区・東京)
  • 国際学会
• [学会発表] Stochastic Approximation of Dynamical Exponent at Quantum Critical Point (2016)
  • 著者名/発表者名: Hidemaro Suwa, Shinya Yasuda, Synge Todo
  • 学会等名: APS March Meeting 2016
  • 発表場所: Baltimore (USA)
  • 年月日: 2016-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] MateriApps: a Portal to Materials Science Simulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Synge Todo
  • 学会等名: Supercomputing Frontiers Singapore 2016
  • 発表場所: Singapore (Singapore)
  • 年月日: 2016-03-15
  • 国際学会
• [学会発表] Quantum criticality with strong space-time anisotropy (2016)
  • 著者名/発表者名: Synge Todo
  • 学会等名: LMU-UT Workshop
  • 発表場所: 東京大学 (東京都文京区)
  • 年月日: 2016-02-29
  • 国際学会
• [学会発表] 確率的最適化によるランダムスピン系の量子臨界現象の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: 物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の今と未来」
  • 発表場所: 東大物性研 (千葉県・柏市)
  • 招待講演
• [学会発表] Critical Decay Exponent of Ising Ferromagnet with Long-range Interaction (2016)
  • 著者名/発表者名: Synge Todo
  • 学会等名: 2nd Conference on Condensed Matter Physics
  • 発表場所: Nanjing (China)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Material Science Simulation by MateriApps LIVE! (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治, 加藤岳生
  • 学会等名: TIAポスター交流会
  • 発表場所: エポカルつくば (茨城県・つくば市)
• [学会発表] MateriApps による物質科学シミュレーション～MateriApps LIVE! と格子模型計算 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治, 加藤岳生
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大 (金沢市・石川県)
• [学会発表] MateriApps: a Portal for Materials Science Simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: Synge Todo, Ryo Igarashi, Shusuke Kasamatsu, Takeo Kato, Naoki Kawashima, Tsutomu Kawatsu, Yusuke Konishi, Hikaru Kouta, Haruhiko Matsuo, Masashi Noda, Shoichi Sasaki, Yayoi Terada, Shigehiro Tsuchida, Kazuyoshi Yoshimi, Kanako Yoshizawa
  • 学会等名: SC15
  • 発表場所: Austin (USA)
  • 年月日: 2015-11-18
  • 国際学会
• [学会発表] ランダムネス存在下における量子相転移の動的臨界指数測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安田真也, 諏訪秀麿, 藤堂眞治
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 (大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] Geometric Allocation Approaches in Markov Chain Monte Carlo (2014)
  • 著者名/発表者名: Synge Todo
  • 学会等名: Joint Workshop on Physics UT and ENS
  • 発表場所: パリ(フランス)
  • 年月日: 2014-12-09
• [学会発表] 物質科学シミュレーションのポータルサイト「MateriApps」/強相関電子系・スピン系の汎用シミュレーションソフトウェア「ALPS」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: 物性研究所計算物質科学研究センター 第4回シンポジウム
  • 発表場所: 物性研 (柏, 千葉 )
  • 年月日: 2014-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] K-computer study of quantum phase transitions in two-dimensional magnets (2014)
  • 著者名/発表者名: Synge Todo
  • 学会等名: Cooperation in Physics Workshop: UT-LMU
  • 発表場所: ミュンヘン(ドイツ)
  • 年月日: 2014-10-28
• [学会発表] 物質科学シミュレーションのポータルサイト「MateriApps」/強相関電子系・スピン系の汎用シミュレーションソフトウェア「ALPS」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤堂眞治
  • 学会等名: 第１回「京」と大型実験施設との連携利用シンポジウム
  • 発表場所: 秋葉原Next-1 (東京)
  • 年月日: 2014-09-02
  • 招待講演
• [備考] 藤堂研究室
  • URL: http://exa.phys.s.u-tokyo.ac.jp
• [備考] worms: a simple worm code
  • URL: https://github.com/wistaria/worms
• [備考] ALPSCore
  • URL: http://alpscore.org
• [備考] HΦ: 並列計算機に対応した数値厳密対角化法による有効模型ソルバーパッケージ
  • URL: http://ma.cms-initiative.jp/ja/listapps/hphi
• [備考] Kω: シフト型クリロフ部分空間法に基づく線形演算ライブラリ
  • URL: http://ma.cms-initiative.jp/ja/listapps/komega