• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2015 年度 実施状況報告書

量子情報科学に立脚した統計力学の新しい展開

研究課題

研究課題/領域番号 15K17720
研究機関早稲田大学

研究代表者

田中 宗  早稲田大学, 高等研究所, 助教 (40507836)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードエンタングルメント / 量子相転移 / トポロジカル相転移 / 量子ダイナミクス
研究実績の概要

本研究課題1年目となる本年度は、トポロジカル相転移を起こす一般化1次元クラスタイジング模型について、その量子相転移(トポロジカル相転移)及び量子相転移を横切るスイープダイナミクス下で生じる特異な現象を調査した。

1次元クラスタ模型と呼ばれる統計力学模型はこれまで可解模型、量子情報科学の文脈で精力的に研究されてきた。この模型は自由フェルミオン模型に変換できるため、厳密な解析が可能である。この模型の基底状態はクラスタ状態と呼ばれ、測定型量子計算のリソース状態の一つとして知られている。我々はこの1次元クラスタ模型に対し双対な相互作用を加え、更にイジング相互作用を加えた一般化1次元クラスタ模型を提案した。この模型には三つの相互作用が存在する。相互作用値を変えることにより量子相転移が生じる。我々はこの模型の基底状態相図を厳密な解析及び数値計算を用いて完成させた。

また相互作用スイープによる動的特性の探求は量子アニーリングや断熱量子計算の文脈から興味を集めている。特に相転移点を横切る相互作用スイープによる動的特性は、相転移点の特性を反映する。我々は異なるトポロジカル数を持つ二つの量子相の間のスイープダイナミクス及び、同じトポロジカル数を持つ二つの異なる量子相の間のスイープダイナミクスを検討した。その結果、トポロジカルブロッキング現象と呼ばれる、トポロジカル系に特有の動的現象を観測した。これは初期状態のトポロジカル特性を反映した特徴的な動的現象と言える。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究課題の目的として、量子情報科学における最重要概念であるエンタングルメント (量子もつれ) を元に、統計力学模型の性質を探求する枠組みの構築を掲げていた。本年度行った一般化1次元クラスタイジング模型は、今後より複雑な量子系に対してエンタングルメント特性を検討する上での雛形となる重要な統計力学模型である。また2年度以降実施する研究の準備計算を実行しており、当初掲げた研究計画を順調に進められる目処が立ちつつある。

今後の研究の推進方策

当初掲げた計画通り、2015年度に検討した一般化1次元クラスタイジング模型を更に拡張した統計力学模型の基底状態の特性及び、ダイナミクスをエンタングルメントの観点から検討する。また他のタイプの量子系について、特に厳密な解析が可能な量子系や、それを拡張した量子系に対するエンタングルメント特性を検討する。

次年度使用額が生じた理由

セミナー講演を行う予定が入り、予算作成時に計画していたアメリカ物理学会に参加しなかったため。

次年度使用額の使用計画

研究協力者との研究議論のために必要な旅費、及び研究協力者の出張経費に充てる予定である。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Phase Diagram and Sweep Dynamics of a One-Dimensional Generalized Cluster Model2015

    • 著者名/発表者名
      Takumi Ohta, Shu Tanaka, Ippei Danshita, and Keisuke Totsuka
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 84 ページ: 063001-1-4

    • DOI

      10.7566/JPSJ.84.063001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 位相変化を伴う遷移を持つ量子Wajnflasz-Pick模型における量子相転移2016

    • 著者名/発表者名
      関優也、田中宗
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学、宮城県仙台市泉区
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] 量子アニーリング - 計算アルゴリズムの観点から -2016

    • 著者名/発表者名
      田中宗
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会総合大会 (招待講演)
    • 発表場所
      九州大学、福岡県西区
    • 年月日
      2016-03-15 – 2016-03-18
    • 招待講演
  • [学会発表] 次世代量子情報処理技術「量子アニーリング」の現状と展望2016

    • 著者名/発表者名
      田中宗
    • 学会等名
      第5回超異分野学会関東大会
    • 発表場所
      日本橋ライフサイエンスハブ(コレド室町3)、東京都中央区
    • 年月日
      2016-03-12 – 2016-03-13
  • [学会発表] イジングモデル型情報処理の現状と展望2016

    • 著者名/発表者名
      田中宗
    • 学会等名
      早稲田大学高等研究所 Top Runners’ Lecture Collection 「イジングモデル型情報処理デバイスの現状と展望 -- 物理学と情報科学の夢の架け橋 --」
    • 発表場所
      早稲田大学、東京都新宿区
    • 年月日
      2016-03-10 – 2016-03-10
  • [学会発表] Multiple-q phases in a stacked triangular antiferromagnetic Heisenberg model with competing interactions under magnetic field2015

    • 著者名/発表者名
      Shu Tanaka, Ryo Tamura, Kazuhiko Tanimoto, and Keisuke Totsuka
    • 学会等名
      The international chemical congress of pacific basin societies 2015 (Pacifichem2015) (国際学会)
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic ordered structure dependence of magnetocaloric effect2015

    • 著者名/発表者名
      Ryo Tamura, Shu Tanaka, Takahisa Ohno, and Hideaki Kitazawa
    • 学会等名
      The international chemical congress of pacific basin societies 2015 (Pacifichem2015) (国際学会)
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of the Nature of the Phase Transition in Frustrated Systems2015

    • 著者名/発表者名
      Ryo Tamura and Shu Tanaka
    • 学会等名
      The 9th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC-9)
    • 発表場所
      エポカルつくば、茨城県つくば市
    • 年月日
      2015-10-20 – 2015-10-20
  • [学会発表] 状態空間マッピングによる量子アニーリングの性能解析2015

    • 著者名/発表者名
      田中宗
    • 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
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] 量子アニーリングを用いた特異値分解とエンタングルメントの研究2015

    • 著者名/発表者名
      橋爪洋一郎、田中宗、田村亮
    • 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
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] 一次元一般化クラスター模型の臨界性とダイナミクス2015

    • 著者名/発表者名
      太田卓見、田中宗、段下一平、戸塚圭介
    • 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
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] Wajnflasz-Pick模型における量子相転移の制御2015

    • 著者名/発表者名
      関優也、田中宗
    • 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
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] 次世代情報処理技術「量子アニーリング」を用いたデータ駆動型社会イノベーション2015

    • 著者名/発表者名
      田中宗
    • 学会等名
      イノベーション・ジャパン -- 大学見本市
    • 発表場所
      東京ビッグサイト、東京都江東区
    • 年月日
      2015-08-27 – 2015-08-28
  • [学会発表] Quantum Annealing for Machine Learning2015

    • 著者名/発表者名
      Shu Tanaka
    • 学会等名
      New Horizons of Quantum and Classical Information 2015 (NHQCI2015) - Quantum annealing, Error correcting codes, and Spin glasses - (国際学会)
    • 発表場所
      東京工業大学、東京都目黒区
    • 年月日
      2015-08-03 – 2015-08-05
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子アニーリングを用いたクラスタ分析2015

    • 著者名/発表者名
      田中宗
    • 学会等名
      量子制御技術の発展により拓かれる量子情報の新時代
    • 発表場所
      京都大学、京都府京都市左京区
    • 年月日
      2015-07-13 – 2015-07-16
  • [学会発表] 一般化したイジング模型における量子相転移の次数の制御2015

    • 著者名/発表者名
      関優也、田中宗、西森秀稔
    • 学会等名
      量子制御技術の発展により拓かれる量子情報の新時代
    • 発表場所
      京都大学、京都府京都市左京区
    • 年月日
      2015-07-13 – 2015-07-16
  • [学会発表] Critical Phenomena in Two-Dimensional Frustrated Heisenberg Models2015

    • 著者名/発表者名
      Shu Tanaka, Ryo Tamura, and Naoki Kawashima
    • 学会等名
      20th International Conference on Magnetism (ICM2015) (国際学会)
    • 発表場所
      Palau de Congressos de Catalunya, Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-05 – 2015-07-10
    • 国際学会
  • [学会発表] A New Method for Maximizing Magnetic Refrigeration Efficiency in Antiferromagnets2015

    • 著者名/発表者名
      Ryo Tamura, Shu Tanaka, Takahisa Ohno, and Hideaki Kitazawa
    • 学会等名
      20th International Conference on Magnetism (ICM2015) (国際学会)
    • 発表場所
      Palau de Congressos de Catalunya, Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-05 – 2015-07-10
    • 国際学会
  • [学会発表] A Method to Control Order of Quantum Phase Transitions of Generalized Ising Models2015

    • 著者名/発表者名
      Yuya Seki, Shu Tanaka, and Hidetoshi Nishimori
    • 学会等名
      Fourth Conference in Adiabatic Quantum Computing (AQC2015) (国際学会)
    • 発表場所
      ETH Zurich, Switzerland
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-07-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological Phase Transitions and Sweep Dynamics of a generalized cluster model in one dimension2015

    • 著者名/発表者名
      Shu Tanaka, Takumi Ohta, Ippei Danshita, and Keisuke Totsuka
    • 学会等名
      New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physics (NPSMP2015) (国際学会)
    • 発表場所
      柏の葉カンファレンスセンター、千葉県柏市
    • 年月日
      2015-06-01 – 2015-06-19
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子アニーリングを用いたクラスタ分析2015

    • 著者名/発表者名
      田中宗、佐藤一誠、栗原賢一、宮下精二、中川裕志
    • 学会等名
      第32回量子情報技術研究会 (QIT32)
    • 発表場所
      大阪大学、大阪府吹田市
    • 年月日
      2015-05-25 – 2015-05-26
  • [学会発表] 一次元一般化クラスター模型の基底状態と動的特性2015

    • 著者名/発表者名
      太田卓見、田中宗、段下一平、戸塚圭介
    • 学会等名
      第32回量子情報技術研究会 (QIT32)
    • 発表場所
      大阪大学、大阪府吹田市
    • 年月日
      2015-05-25 – 2015-05-26
  • [学会発表] 次世代量子情報処理技術「量子アニーリング」の現状と展望2015

    • 著者名/発表者名
      田中宗
    • 学会等名
      日本学術振興会超伝導エレクトロニクス146委員会 第94回研究会 (招待講演)
    • 発表場所
      学士会館本館、東京都千代田区
    • 年月日
      2015-04-21 – 2015-04-21
    • 招待講演
  • [備考] 次世代情報処理技術「量子アニーリング」を用いたデータ駆動型社会イノベーション

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=1HyVzuIOE7E

  • [備考] Shu Tanaka's Website

    • URL

      http://www.shutanaka.com/

  • [備考] 次世代量子情報技術 量子アニーリングが拓く新時代 -- 情報処理と物理学のハーモニー --

    • URL

      http://www.slideshare.net/shu-t/ss-57178026

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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