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2018 年度 実績報告書

複雑ネットワークにおけるフラクタル性発現機構の解明と自己組織化臨界性

研究課題

研究課題/領域番号 16K05466
研究機関北海道大学

研究代表者

矢久保 考介  北海道大学, 工学研究院, 教授 (40200480)

研究分担者 小布施 秀明  北海道大学, 工学研究院, 助教 (50415121)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードフラクタル / 臨界現象 / 複雑ネットワーク / スモールワールド / 自己組織化
研究実績の概要

最終年度である平成30年度は、前年度までに構築したモデルとは異なる種類の自己組織化モデルを構築した。このモデルはコロニー形成機構をネットワーク・ダイナミクスに基づき説明するものであり、まずランダムな値の適応度が割当てられた多数のノードを2次元空間中にランダムに配置する。2つのノードの適応度の積を2ノード間のユークリッド距離のm(>0)乗で除した量がある一定値θを上回った際に、これら2つのノード間にエッジを配するものとする。こうして出来たネットワークの中の最小次数ノードとそれに繋がった全ての最近接ノードを削除し、削除したノード数と同じ数のノード(適応度はランダム)をランダムな場所に配置し、先の規則でエッジを張る。この操作を多数回繰り返すことにより、空間的に狭い領域にノードが集中した定常的なコロニーが形成されることを明らかにした。また、2次元空間が正方形の固定境界にした場合、ノードは正方形の四隅に集中することを示した。このことから、海岸線のように2次元空間の境界がフラクタル性を有する場合、ノードの空間分布もフラクタル性を示すものと考え、境界のフラクタル性とノード分布のフラクタル性の関係について調べた。また、平成30年度での研究では、ネットワークのフラクタル性と長距離次数相関の関係を明らかにすることを目的に、長距離次数相関を記述するための一般論を展開した。具体的には、任意抽出された2つのノードの次数がkとk'であり、両ノードの最短経路長がlである同時確率P(k,k',l)を導入し、与えられたネットワークGに対するP(k,k',l)とそのネットワークと同じ次数分布を有するランダム・ネットワークのP(k,k',l)を比較することで、ネットワークGにおける長距離次数相関の有無を示すことができることを示した。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 8件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] マリボル大学(スロベニア)

    • 国名
      スロベニア
    • 外国機関名
      マリボル大学
  • [雑誌論文] General formulation of long-range degree correlations in complex networks2018

    • 著者名/発表者名
      Yuka Fujiki, Taro Takaguchi, Kousuke Yakubo
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 97 ページ: 062308 1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.97.062308

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Higher winding number in a nonunitary photonic quantum walk2018

    • 著者名/発表者名
      Lei Xiao, Xingze Qiu, Kunkun Wang, Zhihao Bian, Xiang Zhan, Hideaki Obuse, Barry C. Sanders, Wei Yi, and Peng Xue
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 93 ページ: 063847 1-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.98.063847

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Topological Phases on Non-Hermitian systems with PT symmetry: Quantum Walk Approach2019

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Obuse
    • 学会等名
      Topological Material Science: 4th Annual Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] トポロジカル相の動的制御による1次元エッジ状態の輸送2019

    • 著者名/発表者名
      藤澤有祐, 矢久保考介, 川上則雄, 小布施秀明
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
  • [学会発表] PT対称な非エルミート系におけるトポロジカル相と実証実験:量子ウォークによるアプローチ2019

    • 著者名/発表者名
      小布施 秀明
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会 領域4,1,5,11合同シンポジウム「非エルミート量子力学の新展開」
    • 招待講演
  • [学会発表] 乱れのある一次元非エルミート模型における統計的性質2019

    • 著者名/発表者名
      望月健, 羽田野直道, Joshua Feinberg, 小布施秀明
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] トポロジカル相の動的制御による1次元エッジ状態の輸送2019

    • 著者名/発表者名
      藤澤有祐, 矢久保考介, 川上則雄, 小布施秀明
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] IBM Qを用いた3ステップ量子ウォークの実装2019

    • 著者名/発表者名
      河崎真樹男, 望月健, 川上則雄, 小布施秀明
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] General description of long-range degree correlations in complex networks2018

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Yakubo
    • 学会等名
      The 6th International Workshop on Physics of Social Complexity (PoSCo)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A general framework for analyzing long-range degree correlations in complex networks2018

    • 著者名/発表者名
      Yuka Fujiki, Taro Takaguchi, Kousuke Yakubo
    • 学会等名
      NetSci 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] General framework to analyze long-range degree correlations in complex networks2018

    • 著者名/発表者名
      Yuka Fujiki, Kousuke Yakubo
    • 学会等名
      UK Japan Engineering Education League Workshop 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological phases on quantum walks2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Obuse
    • 学会等名
      Workshop: Mathematical approach for topological physics (I)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Edge states in PT symmetric quantum walks with higher topological numbers2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Obuse
    • 学会等名
      Non-Hermitian Physics - PHHQP XVIII
    • 国際学会
  • [学会発表] PT symmetry and stability of edge states in nonlinear quantum walks2018

    • 著者名/発表者名
      Ken Mochizuki, Norio Kawakami, Hideaki Obuse
    • 学会等名
      Non-Hermitian Physics - PHHQP XVIII
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological phases on PT symmetric non-unitary quantum walks2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Obuse
    • 学会等名
      second TMS-PKU allianace workshop in Beijing
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 隣接相関に付随する長距離次数相関と非付随的相関の識別2018

    • 著者名/発表者名
      藤木結香, 矢久保考介
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
  • [学会発表] トポロジカル相と対称性を活用した量子状態制御 : 量子ウォークによるアプローチ2018

    • 著者名/発表者名
      小布施 秀明
    • 学会等名
      量子情報・物性の新潮流
  • [学会発表] 非線形1次元量子ウォークにおけるエッジ状態の安定性2018

    • 著者名/発表者名
      望月健, 川上則雄, 小布施秀明
    • 学会等名
      量子情報・物性の新潮流
  • [学会発表] 動的変化するトポロジカル相を用いたエッジ状態輸送2018

    • 著者名/発表者名
      藤澤有祐, 矢久保考介, 川上則雄, 小布施秀明
    • 学会等名
      量子情報・物性の新潮流
  • [学会発表] PT対称な3ステップ量子ウォークにおけるトポロジカル相2018

    • 著者名/発表者名
      河崎真樹男, 望月健, 川上則雄, 小布施秀明
    • 学会等名
      量子情報・物性の新潮流
  • [学会発表] ランダムホッピング項を持つ非エルミートSSH模型における準位統計2018

    • 著者名/発表者名
      望月健, 小布施秀明
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [学会発表] PT対称な非エルミート系におけるトポロジカル相と実証実験:量子ウォークによるアプローチ2018

    • 著者名/発表者名
      小布施 秀明
    • 学会等名
      第10回トポロジー連携研究会「非平衡系・非エルミート系の新奇量子現象」
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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