量子開放系における非平衡ダイナミクスの計算物理学的手法による研究

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本年度は量子開放系における非平衡ダイナミクスの研究として、ダイナミクスの熱力学理解に対する研究を行った。熱力学はもっとも普遍的な現象論であり、「量子機械」や「量子熱機関」の研究に対しても基礎的な理論的枠組みを与える。具体的な内容は次のとおりである。まず本研究のような対象に対して、マクロな現象論である熱力学がミクロな変数である密度行列のダイナミクスの言葉でどのように記述できるかを研究し、その本質を明らかにした。ここまででは、すでに確立されている熱力学が量子開放系の非平衡ダイナミクスと整合性が取れていることの再確認であるが、当たり前に成立していると思われていた熱力学を今の場合にきちんと再定式化したことにより、従来の平衡系に対する熱力学を越えた、非平衡定常状態にたいする熱力学と類似の構造、すなわち「定常状態熱力学」の量子開放系における定式化の先駆けとなる成果がえられた。このような非平衡定常状態に関する熱力学的構造の研究は、従来の枠を越えた非平衡状態に対するあらたな原理を探るうえで重要であり、まだ良くわかっていない非平衡統計力学の基礎づけに当たる部分に相当する。さらに工学的な応用を考えうる上で、非平衡状態のダイナミクスの理解が重要になってきていることを考えれば、その方向への応用も広がっている。