Analysis of non-equilibrium dynamics using dynamic mode decomposition

使用动态模式分解分析非平衡动力学

• 批准号: 19J22017
• 负责人: 坂田 逸志
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J22017/
• 关键词: 動的モード分解; 緩和過程; 非平衡; 機械学習; 超高速分光; フーリエ解析; 非エルミート; 散逸系; 時系列; ベイズ推論; 時系列データ; 計測データ

引き続き，非平衡ダイナミクスとして超高速分光におけるコヒーレントフォノンを対象に研究をすすめた．本年度は，散逸した量子系を解析するための手段として動的モード分解（DMD）を用いた解析手法を提案した．散逸量子系は非エルミートハミルトニアンによる複素エネルギーを用いた記述が試みられており，近年注目が集まっている．なかでも，フォノンと電子運動のプラズモンとの量子結合状態は現象論的非エルミート有効ハミルトニアンが提案されている．しかしながら，計測データから結合状態の固有振動を抽出と複素エネルギーに対応するパラメータの推定が困難であった．これは抽出したい固有振動が減衰振動となるためである．従来のフーリエ解析では周波数スペクトルが減衰のために広がりモードの特定と固有値の虚部に対応する減衰率の推定が課題だった．本研究はDMDが減衰振動の和として展開できることを利用してモードの抽出を行い，モードの周波数・減衰率から複素エネルギー固有値を推定する手法を構築した．実験データで解析を行ったところ，コヒーレントフォノン信号から結合モードの抽出に成功し，入射エネルギーと結合状態の複素エネルギー固有値の関係を明らかにした．また，複素エネルギー固有値の関係が現象論的非エルミート有効ハミルトニアンで計算される値と一致することが分かった．本研究の成果を査読付き英文学術雑誌に投稿し，採択された．

A study of the effects of non-equilibrium spectroscopy This year, we propose a new method for analyzing quantum systems. Dissipation quantum system is not only a kind of quantum system, but also a kind of quantum system. The quantum binding state of electron motion is phenomenological. It is difficult to estimate the natural vibration of the coupling state by measuring the coupling state. The natural vibration is reduced. The estimation of attenuation rate of a certain value of the imaginary part of the spectrum is a problem. In this study, we construct a method for estimating the inherent value of DMD by using the method of extraction of the damping vibration, the number of cycles, the damping rate and the complex element. The analysis of the data is carried out in the following ways: the signal is extracted successfully from the combined data, the incident data is generated, the complex data of the combined state is generated, and the inherent value relationship is clearly defined. The relationship between the inherent values of the complex elements and the phenomenological non-existence of the complex elements is the same as that of the complex elements. The results of this study were reviewed and submitted to the English Academic Journal.

项目成果

Normal mode analysis of a relaxation process with Bayesian inference

使用贝叶斯推理对松弛过程进行正则模式分析

• DOI: 10.1080/14686996.2020.1713703
• 发表时间: 2020
• 期刊: Science and Technology of Advanced Materials
• 影响因子: 5.5
• 作者: Sakata Itsushi;Nagano Yoshihiro;Igarashi Yasuhiko;Murata Shin;Mizoguchi Kohji;Akai Ichiro,Okada Masato
• 通讯作者: Akai Ichiro,Okada Masato