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2021 年度 実績報告書

数値計算の符号問題の解決に向けた基本アルゴリズムの開発と物理学の諸問題への適用

研究課題

研究課題/領域番号 20H01900
研究機関京都大学

研究代表者

福間 将文  京都大学, 理学研究科, 准教授 (10252529)

研究分担者 菊川 芳夫  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (20252421)
金森 逸作  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (60399805)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード符号問題 / ハイブリッドモンテカルロ法 / 格子ゲージ理論 / 世界体積ハイブリッドモンテカルロ法 / テンソルネットワーク / テンソルくりこみ群
研究実績の概要

符号問題解決に向けて我々が開発した「世界体積ハイブリッドモンテカルロ法」は数値計算アルゴリズムとして全く新しいものであるため、その性質を詳しく調べた。とくに世界体積法特有の統計解析法を確立し、誤差評価はジャックナイフ法など従来のものがそのまま使えることを示した。また、富岳などのスーパーコンピューター上で効率よく計算できるようにコードを一から書き直し、大規模系に対する計算コストの測定を行った。
一方で、符号問題に対する非モンテカルロ的なアプローチであるテンソルネットワーク法も調べ、格子ゲージ理論に対する新しいテンソルネットワーク表示を考案した。とくに2次元の場合にテンソルくりこみ群を適用し、解析解と一致する正しい結果が得られることを示した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

世界体積ハイブリッドモンテカルロ法は全く新しいタイプの数値計算アルゴリズムであるが、今年度の研究によりその性質を深く理解することができた。また、テンソルネットワーク法など非モンテカルロ的手法についてもアルゴリズムの詳細を理解することができた。将来的には、これらの手法を組み合わせた、より効率の良いアルゴリズムが作れることを期待している。

今後の研究の推進方策

世界体積ハイブリッドモンテカルロ法は新奇な数値計算アルゴリズムであるが、今年度の解析から、とくに大きな欠点はないことが確認できた。今後は、いよいよ有限密度QCDの大規模数値計算に向けた準備を進める。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Tempered Lefschetz thimble method as a solution to the numerical sign problem2022

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Fukuma、Nobuyuki Matsumoto
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 2207 ページ: 012054 (1~6)

    • DOI

      10.1088/1742-6596/2207/1/012054

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The basics and applications of the tempered Lefschetz thimble method for the numerical sign problem2022

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Fukuma、Nobuyuki Matsumoto
    • 雑誌名

      POS(LATTICE2021)

      巻: 396 ページ: 395 (1~9)

    • DOI

      10.22323/1.396.0395

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Worldvolume tempered Lefschetz thimble method and its error estimation2022

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Matsumoto、Masafumi Fukuma、Yusuke Namekawa
    • 雑誌名

      POS(LATTICE2021)

      巻: 396 ページ: 446 (1~9)

    • DOI

      10.22323/1.396.0446

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Statistical analysis method for the worldvolume hybrid Monte Carlo algorithm2021

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Fukuma、Nobuyuki Matsumoto、Yusuke Namekawa
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2021 ページ: 123B08-1~12

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab133

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tensor network approach to two-dimensional Yang?Mills theories2021

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Fukuma、Daisuke Kadoh、Nobuyuki Matsumoto
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2021 ページ: 123B03-1~17

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab143

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] The basics and applications of the tempered Lefschetz thimble methodfor the numerical sign problem2021

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Fukuma
    • 学会等名
      38th International Symposium on Lattice Field Theory
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Tempered Lefschetz thimble method as a solution to the numerical sign problem2021

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Fukuma
    • 学会等名
      XXXII IUPAP Conference on Computational Physics (CCP2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Numerical sign problem and the tempered Lefschetz thimble method2021

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Fukuma
    • 学会等名
      Workshop on Quantum Geometry, Field Theory and Gravity (Corfu 2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Numerical sign problem and the tempered Lefschetz thimble method2021

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Fukuma
    • 学会等名
      QCD phase diagram and lattice QCD
  • [学会発表] 世界体積ハイブリッド・モンテカルロ法における誤差評価について2021

    • 著者名/発表者名
      松本信行、滑川裕介、福間将文
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会(素核宇)
  • [学会発表] 2次元Yang-Mills理論へのTRGの適用について2021

    • 著者名/発表者名
      福間将文、加堂大輔、松本信行
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会(素核宇)
  • [学会発表] 世界体積焼き戻しレフシェッツ・シンブル法のハバード模型への適用と誤差評価について2021

    • 著者名/発表者名
      松本信行、滑川裕介、福間将文
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会(物性)
  • [学会発表] 符号問題の解決に向けた最近の進展について2021

    • 著者名/発表者名
      福間将文
    • 学会等名
      「離散的手法による場と時空のダイナミクス」研究会2021
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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