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2022 年度 実績報告書

テンソルネットワーク法による計算物理学の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 20H00148
研究機関筑波大学

研究代表者

藏増 嘉伸  筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (30280506)

研究分担者 中村 宜文  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 技師 (40598231)
武田 真滋  金沢大学, 数物科学系, 准教授 (60577881)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードテンソルネットワーク / 符号問題 / 有限密度 / 相転移 / Nambu-Jona-Lasinioモデル / Hubbardモデル / Z_2ゲージヒッグスモデル
研究実績の概要

テンソルネットワーク(TN)スキームとは,多体問題をTN形式によって定式化し,高精度解析を行う一群の理論的・計算手法的枠組みである.既存の数値計算手法(モンテカルロ法など)と異なり,(i)原理的に符号問題・複素作用問題がないこと,(ii)計算コストの体積依存性が対数的であること(一辺の長さLのd次元格子体積L^dに対する計算コストはd×ln|L|に比例),(iii)グラスマン数(反可換性を持つ数)を直接扱えること,(iv)物理量の期待値だけでなく分配関数そのものを計算できること,などの魅力的な特徴を有している.本研究課題では,TNスキームにおけるラグランジアン形式に基づくアプローチの一つであるテンソル繰り込み群(TRG)を発展させ,既存の数値計算手法では困難であった物理モデル(特に符号問題・複素作用問題が存在するモデル)の解析に取り組み,4次元有限密度Nambu-Jona-Lasinio(NJL)モデルと空間2次元のHubbardモデルの相構造を解明することが目標であった.
課題実施期間の最初の2年間で当初目標は達成したため,最終年度の3年目は,4次元有限密度Z_2ゲージヒッグスモデルの相構造解析に取り組んだ.これまでTRGを4次元ゲージ理論に応用した例はなく,本計算が世界初の試みとなる.われわれは,リンク変数の期待値を用いて相転移が起きるパラメータ領域を調査し,相図上で一次相転移が二次相転移に移行する点(臨界終点)を決定することに成功した.これは,長期的な目標である4次元有限密度QCDの相構造解析に向けた重要な布石となる成果である.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Tensor renormalization group study of (3+1)-dimensional Z_2 gauge-Higgs model at finite density2022

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Akiyama, Yoshinobu Kuramashi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2205 ページ: 102

    • DOI

      10.1007/JHEP05(2022)102

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Tensor renormalization group approach to higher-dimensional lattice field theories2023

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Akiyama
    • 学会等名
      Challenges and opportunities in Lattice QCD simulations and related fields
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An overview of tensor network method for lattice field theories2023

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Akiyama
    • 学会等名
      Kobe Workshop on Cosmology and Fundamental Physics 2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 素粒子物理学とテンソルネットワーク2023

    • 著者名/発表者名
      秋山進一郎
    • 学会等名
      第2回量子ソフトウェアワークショップ:これからの量子シミュレーション -古典から量子へ、量子から古典へ-
    • 招待講演
  • [学会発表] テンソル繰り込み群法による格子理論研究の開拓2023

    • 著者名/発表者名
      秋山進一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Tensor renormalization group study of (3+1)-dimensional Z2 gauge-Higgs model at finite density2022

    • 著者名/発表者名
      秋山進一郎, 藏増嘉伸
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会(素核宇)
  • [学会発表] Particle physics with tensor network scheme2022

    • 著者名/発表者名
      秋山進一郎
    • 学会等名
      第9回「富岳」を中核とするHPCIシステム利用研究課題成果報告会
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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