Theoretical studies of nonequilibrium open systems using nonperturbative approaches

使用非微扰方法对非平衡开放系统进行理论研究

• 批准号: 21K13859
• 负责人: 蘆田 祐人
• 金额: $ 3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K13859/
• 关键词: 量子多体系; 非平衡開放系; 量子光学; 統計物理; 機械学習

前年度の我々の研究で、共振器量子電磁力学系において、電磁場モードが単一でかつ長波長近似が成立する場合に、結合強度が強い極限で両者の量子もつれを漸近的に解けるユニタリ変換の構成に成功していた。第二年度である今年度は、この理論解析を、導波管量子電磁力学系と呼ばれる、連続的かつ複数の量子電磁場モードが物質と強く結合した物理系に拡張した。これにより、非摂動領域に特有な「連続スペクトル中の束縛状態」と呼ばれる特異な固有状態が生じることや、光物質束縛状態の新奇な非平衡量子ダイナミクスが発現することを見出した。さらに、この理論手法を統計・物性物理の基礎的課題であるジョセフソン接合系の量子散逸相転移の問題に応用し、非摂動的な解析を行うことに成功した。特に、数値的繰り込み群と汎関数繰り込み群という二つの独立な非摂動繰り込み群の手法を用いることで系の基底状態の相図を明らかにした。その結果、従来の摂動的な結果とは異なり、今まで非有意と考えられてきた項の非摂動効果により、絶縁体相が実現するパラメータ領域が強く制限されることを明らかにした。また摂動的な開放系である非エルミート系に関しても、例外端状態を非線形領域や3次元系に拡張するなど、一定の新しい成果が得られた。統計物理・機械学習の研究においても今年度は進展があった。特に、実験グループと協力することで、ナノダイヤモンド中の窒素空孔中心を用いた磁場測定の確度を向上することに成功した。また、深層強化学習を用いた熱平衡量子純粋状態の準備に関する研究も行った。以上の成果は7編の論文としてまとめ、 Physical Review Letters 誌などから出版され、また国内外での招待講演やセミナーなどを通しても発表された。

In the past year, our research on resonator quantum electromagnetic mechanics system has been successful in solving the problem of quantum mechanics of resonator quantum mechanics system. In the second year, the theoretical analysis of quantum electromagnetic mechanics in waveguides and the combination of quantum electromagnetic fields in matter and physics were carried out. This is a unique phenomenon in the field of non-equilibrium quantum physics. It is called "the bound state of the continuous state". It is called "the unique state". It is called "the new state of the bound state of the optical substance." The theoretical approach to the problem of quantum dispersion and phase shift in quantum coupling systems is successful. Special, numerical value of The result of the "coming" action is different, and the result of the "coming" action is different. The result of the "coming" action is different. The open system of motion is related to the state of the exception, the state of the non-linear field, the state of the three-dimensional system, and certain new results are obtained. This year's progress in statistical physics and mechanical learning In particular, the accuracy of magnetic field measurement in the center of the hollow space in the center of the hollow space is successful. Deep reinforcement learning is used to prepare for thermal equilibrium in quantum pure states. The above achievements are published in 7 parts of the paper, Physical Review Letters, and domestic and foreign hospitality lectures.

项目成果

Shedding quantum light on quantum materials

在量子材料上发射量子光

• 发表时间: 2022
• 作者: Harada Akira;今野北斗;Yuto Ashida
• 通讯作者: Yuto Ashida

例外表面モードに保護されたトポロジカルレーザー

受特殊表面模式保护的拓扑激光器

• 发表时间: 2022
• 作者: 曽根和樹;蘆田祐人;沙川貴大
• 通讯作者: 沙川貴大

差分進化を用いた最適なナノ熱機関の探索

使用差分进化搜索最佳纳米热机

• 发表时间: 2021
• 作者: Mollabashi Ali;Shiba Noburo;Takayanagi Tadashi;Tamaoka Kotaro;Wei Zixia;蘆田祐人
• 通讯作者: 蘆田祐人

Variational approach for Kondo problem with Quantum LightMatter interaction

量子 LightMatter 相互作用的近藤问题的变分方法

• 发表时间: 2023
• 作者: Ryusuke Matsunaga;Natsuki Kanda;Yuta Murotani;and Takuya Matsuda;K. Masuki and Y. Ashida;J. Mochida and Y. Ashida
• 通讯作者: J. Mochida and Y. Ashida

Hermitian and non-Hermitian topological phenomena in active matter,

活性物质中的埃尔米特和非埃尔米特拓扑现象，

• 发表时间: 2022
• 作者: 増木貫太;蘆田祐人;Y. Ashida;Y. Ashida
• 通讯作者: Y. Ashida