2020 Fiscal Year Research-status Report
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17K14148
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
曽田 繁利 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 (60466414)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 量子ダイナミクス / 強相関量子系 / 量子多体系 / 密度行列繰り込み群法 / 大規模計算 / 量子コンピュータ / 量子情報 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度の研究実績としては、まず、これまでに開発した量子多体系計算のための大規模並列密度行列繰り込み群法の各手法による計算を統一的なフォーマットで簡便に実行できるようにするため、各プログラムを統合しその利用の利便性を向上させ、また計算の中心となる部分を共通とすることで今後の改良を容易にしたことが挙げられる。基底状態を計算する通常の密度行列繰り込み群法と励起ダイナミクスを計算する動的密度行列繰り込み群法、また量子多体系の実時間シミュレーションを可能にする時間依存密度行列繰り込み群法は、統一された入力により一次元系のみならず多次元系の計算に対しても容易に実行が可能となった。これにより、様々な量子多体系の研究に対してその利便性が高められ、より広範な応用も期待されるところである。また、これまでに開発した大規模並列密度行列繰り込み群法のプログラムは実際に様々な研究で応用されている。2020年度の研究成果としては、α-RuCl_3に対応したハニカム格子上のKitaev-Heisenberg模型に対する研究や銅酸化物高温等伝導体を念頭にt-t'-J模型の励起ダイナミクスに対するドーピング依存性や梯子格子拡張Hubbard模型に対する量子ダイナミクス研究が挙げられる。さらに、よく知られたHubbard鎖の基底状態の量子相について、各量子相のエンタングルメント・スペクトルについて学習したニューラルネットワーク応用した量子ダイナミクスの研究を行い、その研究成果を報告している。エンタングルメント・スペクトルは密度行列繰り込み群法の計算の過程で容易に得ることができる量であり、各量子相に対応した物理量を計算する前にその結果を予測することが可能となるため、今後もその応用が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
強相関量子シミュレータの開発については、当初に予定していた手法の開発、およびその手法の実装を完了している。今後、本分野の研究の進展とも歩調を合わせさらなる研究の進展も期待される。同時に、開発した大規模並列密度行列繰り込み群法プログラムはより利用者が簡便に取り扱うことができるよう改良を重ねており、実際に開発したプログラムを用いた応用研究も順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発した大規模並列密度行列繰り込み群法による強相関量子シミュレータについてマニュアルを整備するなどの利用者の利便性の向上を図る。また、富岳コンピュータをはじめとした最新の大規模計算機に対する最適化を進めると同時に、このような最新の大規模計算機で初めて実現する計算に向けた手法の開発とその実装を進めるなど機能の拡張を行う。また、開発した強相関量子シミュレータを利用した応用研究も同時に進め、その研究成果を論文等で報告する。
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| Causes of Carryover |
研究が問題なく進行したため、問題が発生した場合の研究打ち合わせにかかる旅費を必要としなかったため。また、新型コロナウイルス感染症の流行により参加を予定していた国内外の会議が中止になったため。
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