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2022 年度 実績報告書

次元圧縮技術が拓く二粒子応答の第一原理計算

研究課題

研究課題/領域番号 21H01003
研究機関埼玉大学

研究代表者

品岡 寛  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (40773023)

研究分担者 吉見 一慶  東京大学, 物性研究所, 特任研究員 (10586910)
大槻 純也  岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (60513877)
是常 隆  東北大学, 理学研究科, 教授 (90391953)
播木 敦  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90875783)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード量子埋め込み理論 / テンソルネットワーク
研究実績の概要

当初予定では、応答関数の次元圧縮に、これまで開発してきた中間表現 (IR)を用いる予定であったが、圧縮対象が虚時間に限る、また、非直交基底のため計算が煩雑という課題を抱えていた。しかし、品岡(代表)が従事するJSTさきがけ「量子情報処理」課題からヒントを得、「quantics tensor train (QTT)」によって、応答関数の時空依存性を圧縮可能であることを発見した。QTTは元々応用数学分野で発展し、近年、流体計算など場の計算への適用が試みられている。本課題での発見は、QTTにより、応答関数の実空間、波数空間、虚/実周波数、虚/実時間すべての依存性が大幅に情報圧縮可能であり、さらに、場の量子論計算に現れるフーリエ変換、畳み込み積分がテンソルネットワークの基本演算に還元できる。この成果により、テンソルネットワークと場の量子論計算という異なる分野に新しい橋を架けることに成功した。スイス、オーストリア、日本の国際共同研究の成果である。

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

当初予定よりも、汎用的な次元圧縮技術を発見することができた。これにより、共同研究がスイス、オーストリアに加え、フランス等を含むより広域になっている。また、QTTは、場の量子論計算以外にも使える汎用技術であり、流体計算などへの研究の展開も見込まれる。

今後の研究の推進方策

QTTおよびTCIに基づく場の量子論の計算技術の開発、オープンソースソフトウェア開発を行う。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 オープンアクセス 3件)

  • [国際共同研究] ミシガン大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ミシガン大学
  • [国際共同研究] フリブール大学(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      フリブール大学
  • [国際共同研究] ウィーン工科大学(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      ウィーン工科大学
  • [雑誌論文] sparse-ir: Optimal compression and sparse sampling of many-body propagators2023

    • 著者名/発表者名
      Wallerberger Markus、Badr Samuel、Hoshino Shintaro、Huber Sebastian、Kakizawa Fumiya、Koretsune Takashi、Nagai Yuki、Nogaki Kosuke、Nomoto Takuya、Mori Hitoshi、Otsuki Junya、Ozaki Soshun、Plaikner Thomas、Sakurai Rihito、Vogel Constanze、Witt Niklas、Yoshimi Kazuyoshi、Shinaoka Hiroshi
    • 雑誌名

      SoftwareX

      巻: 21 ページ: 101266~101266

    • DOI

      10.1016/j.softx.2022.101266

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sparse Modeling Approach for Quasiclassical Theory of Superconductivity2023

    • 著者名/発表者名
      Nagai Yuki、Shinaoka Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 92 ページ: 034703

    • DOI

      10.7566/JPSJ.92.034703

  • [雑誌論文] Bosonic Nevanlinna Analytic Continuation2023

    • 著者名/発表者名
      Nogaki Kosuke、Shinaoka Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 92 ページ: 035001

    • DOI

      10.7566/JPSJ.92.035001

  • [雑誌論文] Construction of maximally-localized Wannier functions using crystal symmetry2023

    • 著者名/発表者名
      Koretsune Takashi
    • 雑誌名

      Computer Physics Communications

      巻: 285 ページ: 108645~108645

    • DOI

      10.1016/j.cpc.2022.108645

  • [雑誌論文] Efficient ab initio many-body calculations based on sparse modeling of Matsubara Green's function2022

    • 著者名/発表者名
      Shinaoka Hiroshi、Chikano Naoya、Gull Emanuel、Li Jia、Nomoto Takuya、Otsuki Junya、Wallerberger Markus、Wang Tianchun、Yoshimi Kazuyoshi
    • 雑誌名

      SciPost Physics Lecture Notes

      巻: - ページ: 63

    • DOI

      10.21468/SciPostPhysLectNotes.63

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hybrid quantum-classical algorithm for computing imaginary-time correlation functions2022

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Rihito、Mizukami Wataru、Shinaoka Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 4 ページ: 023219

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.4.023219

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anomalously large spin-dependent electron correlation in the nearly half-metallic ferromagnet CoS22022

    • 著者名/発表者名
      F. Hirokazu、T. Kensei、O.Junya、T. Nayuta、J. Harald O.、W. Takanori、Y. Yuko、H. Wataru、K. Noriyuki、T. Atsushi、K. Masashi、H. Masato、N. Takao、Y. Onuki, 、Y. Koichiro、H. Ayumi、K. Kenta、S. Shik、H. Koji、K. Hiroshi、M. Yuji、Y. Takayoshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 106 ページ: 085114

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.106.085114

  • [雑誌論文] Topological Nernst effect emerging from real-space gauge field and thermal fluctuations in a magnetic skyrmion lattice2022

    • 著者名/発表者名
      Oike H.、Ebino T.、Koretsune T.、Kikkawa A.、Hirschberger M.、Taguchi Y.、Tokura Y.、Kagawa F.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 106 ページ: 214425

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.106.214425

  • [雑誌論文] Optimal alloying in hydrides: Reaching room-temperature superconductivity in LaH102022

    • 著者名/発表者名
      Wang Tianchun、Flores-Livas Jos? A.、Nomoto Takuya、Ma Yanming、Koretsune Takashi、Arita Ryotaro
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 105 ページ: 174516

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.105.174516

    • 国際共著

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公開日: 2024-12-25  

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