研究していること

  • テンソルネットワーク法の開発・応用
  • 量子コンピュータを用いた量子多体系計算手法の開発
  • フラストレートション系の秩序・ダイナミクス

以下は昔やってた研究。まだ興味はあるけれど、しばらく手を動かしていない。

  • ランダムパッキング容器に物を精一杯詰め込むと、どれくらいぎゅうぎゅうになるか？
  • 境界摂動に対する応答の理論長い物体の一方から信号を送ると、反対側から出てくる信号はどうなるか？
  • 化学反応・電子移動反応
  • ネットワークの動的な性質
  • 社会物理・経済物理とその数理モデル

研究プロジェクト

外部資金など

現在進行中

  1. 科研費　学術変革領域（B）総括班 2023年4月 – 2026年3月（予定）
    「量子古典融合アルゴリズムが拓く計算物質科学」（研究分担者、領域代表：品岡寛）
  2. 科研費　学術変革領域（B）計画研究 2023年4月 – 2026年3月（予定）
    「波動関数理論と量子アルゴリズムの融合」（研究代表者）
  3. 「富岳」成果創出加速プログラム 2023年4月 – 2026年3月（予定）
    量子凝縮系のためのAI数値分光学で挑む量子縺れ構造の解明（事業協力者、代表：山地洋平）
  4. モビリティ基盤数理の研究＜第２期＞ 2023年4月- 2026年3月（予定）
    流れと物理チーム（チームメンバー。代表：辻本諭）
  5. CNRS International Research Project (IRP) 2023年- 2027年（予定）
    “Exotic Quantum Matter in Multicomponent Systems” （メンバー、PL 戸塚 圭介、Philippe Lecheminant）
  6. 共創の場形成支援プログラム 2022年10月 – 2032年3月（予定）
    「量子ソフトウェアとHPC・シミュレーション技術の共創によるサスティナブルAI研究拠点」(略称: サスティナブル量子AI研究拠点)　（課題３研究員、プロジェクトリーダー：藤堂眞治）
  7. 科研費　挑戦的研究（萌芽）2022年7月 – 2025年3月（予定）
    「テンソルネットワーク形式に基づく古典・量子エンタングルアルゴリズムの開発」（研究代表者）
  8. 科研費　基盤研究（B）2022年4月 – 2025年3月（予定）
    「テンソルネットワーク法の展開によるフラストレート磁性体の新奇物性探究」（研究代表者）
  9. 科研費　基盤研究（A）2020年4月 – 2025年3月（予定）
    「量子スピン液体におけるマヨラナ粒子の創出と制御」（研究分担者。代表：求幸年）

終了済み

  1. 「富岳」成果創出加速プログラム 2020年4月 – 2023年3月
    量子物質の創発と機能のための基礎科学―「富岳」と最先端実験の密連携による革新的強相関電子科学（研究分担者。代表：今田正俊）
  2. モビリティ基盤数理の研究 2020年4月- 2023年3月
    統計物理学テンソル解析チーム（チームメンバー。代表：原田健自）
  3. JST さきがけ 量子情報処理領域 2019年10月-2023年3月
    「テンソルネットワーク状態を活用した量子多体系基底状態計算手法の開発」（研究代表者）
  4. 科研費　基盤研究（C） 2019年4月 – 2023年3月
    「テンソルネットワーク変分法による有限温度フラストレート磁性体の物性解明」（研究代表者）
  5. 科研費　若手研究（B） 2015年4月 – 2019年3月
    「テンソルネットワーク法によるフラストレート量子スピン系の新規秩序探索」（研究代表者）
  6. 科研費　特別研究員奨励費 2005年4月 – 2008年3月
    「初到達時間に基づく境界摂動の理論構築」（研究代表者）

研究会の企画・運営など

  1. 計算物理春の学校2024（世話人（管理・監督））2024年3月11日-15日
  2. 第5回量子ソフトウェアハンズオン（産学協働ゼミ）：量子コンピュータの誤り訂正の基礎（企画・運営）2024年3月11日
  3. 第5回量子ソフトウェア社会人講座：量子コンピュータの研究開発およびビジネス動向（企画・運営）2024年2月15日
  4. 第4回量子ソフトウェアワークショップ：NISQ計算機時代の量子シミュレーションと量子コンピュータシミュレータ（企画・運営）2023年 12月25日、東大
  5. 第4回量子ソフトウェア社会人講座：量子アニーリングの特徴とビジネス活用メリット（企画・運営・講師）2023年9月13日
  6. 第4回量子ソフトウェアハンズオン（産学協働ゼミ）：量子コンピュータの誤り訂正の基礎（企画・運営）2023年9月11日
  7. CCP2023 -34th IUPAP Conference on Computational Physics, Local Organizing Committee, 2023.8.4 – 8, Kobe International Conference Center
  8. 第3回量子ソフトウェアワークショップ：量子AIの可能性と実現への道のり（企画・運営）2023年8月3日、東大
  9. 第3回量子ソフトウェアハンズオン(産学協働ゼミ)：量子ゲート計算のテンソルネットワークシミュレーション（企画・運営）2023年3月31日
  10. 計算物理春の学校2023（世話人） 2023年3月13日 – 15日
  11. 第3回量子ソフトウェア社会人講座：量子コンピューティング技術の概要と疑似量子アニーリングのユースケース（企画・運営・講師）2023年2月28日
  12. 第2回量子ソフトウェアワークショップ：これからの量子シミュレーション 〜古典から量子へ、量子から古典へ〜（企画・運営）, 2023年1月30日
  13. 第2回量子ソフトウェア産学協働ゼミ：量子ゲート計算のテンソルネットワークシミュレーション（企画・運営）2022年9月27日
  14. 第2回量子ソフトウェア社会人講座：ゲート型量子コンピュータの理論・実現構想（企画・運営・講師）2022年9月7日
  15. 第1回量子ソフトウェアシンポジウム：量子技術と量子ソフトウェアの未来（企画・運営）2022年7月14日
  16. 第1回量子ソフトウェア産学協働ゼミ：テンソルネットワークを用いた時系列予測モデルの圧縮（企画・運営・講師）2022年3月2日
  17. 第1回量子ソフトウェア社会人講座：量子回路と量子アルゴリズムの基礎、量子デバイス開発の現状（企画・運営・講師）2022年2月28日
  18. Tensor Network States: Algorithms and Applications (TNSAA) 2021-2022 (Organizer), 2022年1月17日 – 21日
  19. 第1回量子ソフトウェアワークショップ：テンソルネットワークと量子計算の展望（企画・運営・講師）, 2021年12月7日
  20. キタエフ量子スピン液体研究の新展開〜マヨラナ励起の創出と制御によるトポロジカル量子計算の実現に向けて〜（世話人）2021年8月3日-5日
  21. Quantum Computational Materials Science Roundtable （世話人）2020年5月5日-
  22. 物性研究所短期研究会 「量子多体計算と第一原理計算の新展開」（世話人）2020年7月9日-10日
  23. 4th International Symposium on Research and Education of Computational Science (RECS) (Organizer) 2019年10月2日
  24. Computational Approaches to Quantum Many-body Problems (Program Committee) 2019年7月16日-8月8日
  25. 3rd International Symposium on Research and Education of Computational Science (RECS) (Organizer) 2018年7月20日-21日
  26. 計算科学アライアンス サマースクール2018-機械学習と計算科学（世話人）2018年8月24日-26日
  27. 2nd International Symposium on Research and Education of Computational Science (RECS) (Organizer) 2017年12月18日-19日
  28. 計算科学アライアンスサマースクール（世話人） 2017年8月23日-25日
  29. 鳩山サイエンスフォーラム in 北千住 ー小田垣孝：研究49年の軌跡ー（世話人）2015年12月19日

研究成果

全論文リスト

最近の論文

  1. “TeNeS-v2: Enhancement for Real-Time and Finite Temperature Simulations of Quantum Many-Body Systems”
    Yuichi Motoyama, Tsuyoshi Okubo, Kazuyoshi Yoshimi, Satoshi Morita, Tatsumi Aoyama, Takeo Kato, Naoki Kawashima
    arXiv:2501.07777
    二次元格子上に定義された量子スピン模型などの量子多体模型の基底状態をテンソルネットワーク法によって計算するパッケージTeNeSのverstion2に関する論文です。新しく、有限温度物性の計算と、実時間シミュレーションの機能を追加しました。実時間シミュレーションは、基底状態計算に用いた虚時間発展の単純な拡張ですが、有限温度計算では、純粋状態ではなく、混合状態の密度行列を無限系のテンソルネットワークで表現することにより実現しています。
  2. “Efficient tomography of microwave photonic cluster states”
    Yoshiki Sunada, Shingo Kono, Jesper Ilves, Takanori Sugiyama, Yasunari Suzuki, Tsuyoshi Okubo, Shuhei Tamate, Yutaka Tabuchi, and Yasunobu Nakamura
    arXiv:2410.03345
    実験的に生成されたcluster 状態の量子状態トモグラフィーを、密度行列のテンソルネットワーク（行列積演算子）表現を用いることで効率的に実行可能とし、35 qubit系の密度行列を再構成することに成功しました。私は、テンソルネットワークを用いたトモグラフィ手法の理解や、実験系で期待される振る舞いについて議論・考察に協力しました。
  3. “Tensor tree learns hidden relational structures in data to construct generative models”
    Kenji Harada, Tsuyoshi Okubo, and Naoki Kawashima
    arXiv:2408.10669
    テンソルネットワークを用いた生成モデル（Borm マシン）において、対象学習データセットの相互情報量を利用してテンソルネットワーク構造を最適化しながら学習すると、データセットの（隠された）相関構造がネットワーク構造として現れることを示しました。量子多体問題の場合、エンタングルメントの面積則により、良いテンソルネットワーク構造が制限されますが、データ科学への応用でも、ネットワーク構造と情報の相関に対応があることが実証できた、興味深い成果だと思います。
  4. “Nuclear norm regularized loop optimization for tensor network”
    Kenji Homma, Tsuyoshi Okubo, and Naoki Kawashima
    Physical Review Research 6, 043102 (2024)
    (arXiv:2306.17479 version 2から共著者に入れてもらいました。）
    テンソル繰り込み群で局所テンソルを粗視化して行く際には、ネットワークに存在する閉じたループ構造の影響で、縮約後には単なる定数としてしか寄与しない、冗長ループ（redundant loop）と呼ばれる無駄な構造が入り、近似精度が落ちてしまう問題が知られています。この冗長ループに類似した構造を可能な限り取り除く手法として、いくつかの方法が提案されており、特にLoop TNRと呼ばれる手法は、アルゴリズムの安定性などから、臨界現象の解析において、強力な手法の一つでした。本研究では、Loop TNRのアルゴリズムに現れる「テンソルリング分解」において、データ科学の分野で提案されていた、核ノルム最適化をを適用することで、臨界現象に現れるスケーリング次元の計算精度が劇的に向上することを示しました。
  5. “Quantum phase transition between spin liquid and spin nematics in spin-1 Kitaev honeycomb model”
    Tohru Mashiko and Tsuyoshi Okubo
    Physical Review Research 6, 033110 (2024)
    (arXiv:2403.11490)
    キタエフ型の相互作用をもつS=1の量子スピン模型を対象に、bilinear-biquadratic相互作用がスピン液体に及ぼす影響を無限系のテンソルネットワーク状態 iPEPS/iTPOを用いて解析しました。半古典近似に基づく従来の計算ではスピン液体状態を記述することが困難だったのですが、量子揺らぎを適切に表現できるテンソルネットワーク法により、スピン液体状態の安定性を精密に評価することに成功しました。特に、四重極相互作用に対して、スピン液体状態が極端に安定であることが明らかとなり、将来のスピン液体物質のにも繋がる興味深い結果を得ることができました。
  6. “Quantum spin state stabilized by coupling with classical spins”
    H. Yamaguchi, T. Okubo, A. Matsuo, T. Kawakami, Y. Iwasaki, T. Takahashi, Y. Hosokoshi, and K. Kindo
    Physical Review B 109, L100404 (2024).
    (arXiv:2404.06767)
    S=1/2とS=5/2の2種類のスピンが混在するフラストレート正方格子模型が実現している有機磁性体の解析を行いました。磁場中では、S=5/2のスピンが完全に磁場方向に揃った状況で、S=1/2のスピン集団が、非磁性状態を安定化させていることが明らかとなりました。私は、結果の解釈などについて、理論的な立場から寄与しました。（テンソルネットワークの計算もしたのですが、様々な理由により論文には載っていません）
  7. “Spin Seebeck Effect as a Probe for Majorana Fermions in Kitaev Spin Liquids”
    Yasuyuki Kato, Joji Nasu, Masahiro Sato, Tsuyoshi Okubo, Takahiro Misawa, and Yukitoshi Motome
    arXiv:2401.13175
    この論文では、磁性体の両端に温度差を与えることでスピン流生じる「スピン・ゼーベック効果」について、キタエフスピン液体での振る舞いを理論的に解析しました。その結果、スピン自由度を持たないマヨラナフェルミオンがスピン流の担い手となること、キタエフ相互作用の符号に応じて、スピン流の符号も変わることを明らかにしました。これらの発見は、マヨラナ粒子のような分数化した準粒子の探索に、スピン・ゼーベック効果が利用できることを示唆しています。科研費基盤Aのプロジェクトでの共同研究です。
  8. “Absorbing Phase Transitions in Artificial Deep Neural Networks”
    Keiichi Tamai, Tsuyoshi Okubo, Truong Vinh Truong Duy, Naotake Natori, and Synge Todo,
    arXiv:2307.02284
    深層ニューラルネットワークの情報伝搬のダイナミクスに起こる”秩序相”と”カオス相”の間の相転移が、非平衡相転移の一つである吸収状態転移と関連しているという提案をしました。ニューラルネットワークの幅が無限大で、ニューロン間の結合が全結合である極限では、上記の相転移は平均場近似で解析でき、その振る舞いがよく理解されていました。我々は、この相転移と吸収状態転移との関連に着目することで、幅や深さが有限の場合の有限サイズ効果を有限サイズスケーリングにより解析できること、畳み込みニューラルネットワークの場合には、相転移の臨界指数が、対応する空間次元のDP（Directed Percolation) ユニバーサリティクラスになること、などを示しました。一年位前から始まった共同研究プロジェクトの、最初の成果です。
  9. “Hunting for quantum-classical crossover in condensed matter problems”
    Nobuyuki Yoshioka, Tsuyoshi Okubo, Yasunari Suzuki, Yuki Koizumi, and Wataru Mizukami,
    npj Quantum Information 10, Article number: 45 (2024).
    (arXiv:2210.14109)
    物性物理の問題でよく出てくる量子多体系（並進対称性があり、相互作用は短距離）の基底状態を求めるタスクを考えた場合に、誤り耐性量子コンピュータを用いた計算（量子位相推定）が、古典コンピュータによる計算（テンソルネットワーク、より具体的にはDMRG）よりも優位になる問題サイズ（スピン数、粒子数など）を詳細に検討しました。その結果、量子化学などのより複雑な相互作用系に比べて、比較的小さいサイズで量子コンピュータが優位になり、少ない量子ビット数、少ない実行時間で、量子コンピュータによる計算の恩恵が得られることを示しました。JSTさきがけの量子情報処理領域で知り合った方々との共同研究です。
  10. “Possibility of a topological phase transition in two-dimensional RP3 model”
    Tsuyoshi Okubo and Naoki Kawashima,
    Journal of the Physical Society of Japan 92, 114701 (2023).
    (arXiv:2112.15053)
    フラストレートした二次元古典ハイゼンベルグ模型ではZ2渦と呼ばれる、渦のある・無しの二種のトポロジカル状態で特徴付けられる渦励起が存在しています。この論文では、このようなZ2渦が引き起こすと期待されている有限温度トポロジカル相転移の可能性について、大規模なモンテカルロシミュレーションにより検討した結果を報告しています。従来の格子よりも一桁程度大きい、L=16384 程度まで平衡シミュレーションを行い、無限系への外挿を行なった結果、相転移の存在を仮定すれば、確かに有限の相転移温度が得られることがわかりました。また、見積もった相転移温度での相関長は、10万格子間隔以上にも伸びていることも分かり、従来の数千格子間隔という見積もりよりも大幅に長くなっていることを明らかにしました。
  11. “TeNeS: Tensor Network Solver for Quantum Lattice Systems”
    Yuichi Motoyama, Tsuyoshi Okubo, Kazuyoshi Yoshimi, Satoshi Morita, Takeo Kato, and Naoki Kawashima,
    Comput. Phys. Commun. 279, 108437 (2022).
    (arXiv:2112.13184)
    二次元格子上に定義された量子スピン模型などの量子多体模型の基底状態をテンソルネットワーク法によって計算するパッケージTeNeSの論文です。TeNeSの説明の他、チュートリアルなども記載されています。
  12. “Gapped ground state in a spin-1/2 frustrated square lattice”
    H. Yamaguchi, N. Uemoto, T. Okubo, Y. Kono, S. Kittaka, T. Sakakibara, T. Yajima, S. Shimono, Y. Iwasaki, and Y. Hosokoshi,
    Physical Review B 104, L060411 (2021).
    (arXiv:2108.12761)
    強磁性と反強磁性の相互作用が共存するためにフラストレーションが存在する正方格子量子スピン系とみなせる物質の研究です。元々の結合は正方格子でS=1/2ですが、実効的に三角格子のS=1になっているのではという提案をしています。結果の解釈などについて、理論的な立場から寄与しました。
  13. “Quantum critical phenomena in a spin-1/2 frustrated square lattice with spatial anisotropy”
    H. Yamaguchi, Y. Iwasaki, Y. Kono, T. Okubo, S. Miyamoto, Y. Hosokoshi, A. Matsuo, T. Sakakibara, T. Kida, and M. Hagiwara,
    Physical Review B 103, L220407 (2021).
    (arXiv:2106.12126)
    説明は後ほど
  14. “Optimized Implementation for Calculation and Fast-Update of Pfaffians Installed to the Open-Source Fermionic Variational Solver mVMC”
    RuQing G. Xu, Tsuyoshi Okubo, Synge Todo, and Masatoshi Imada,
    Comput. Phys. Commun. 277, 108375 (2022).
    (arXiv:2105.13098)
    変分モンテカルロ法などで用いられる反対称行列のPfaffian計算について、実装を工夫することで高速化した他、多変数変分モンテカルロ法のアプリmVMCのマルコフ連鎖の更新に適用することで、従来法に比べて最大35倍ほどの高速化を達成しました。
  15. “Bond-weighted Tensor Renormalization Group”
    Daiki Adachi, Tsuyoshi Okubo, and Synge Todo,
    Physical Review B 105, L060402 (2022).
    (arXiv:2011.01679)
    通常のテンソルネットワーク繰り込みでは、格子点にテンソルが存在するネットワークの実空間繰り込みを考えますが、この論文では、格子点を繋ぐボンドにも非負の対角行列（2本足のテンソル）が存在する状況でのテンソルネットワーク繰り込みを提案しました。このボンドテンソルは、対応する自由度の”重み”と考えることができます。通常のテンソルネットワーク繰り込みで用いられる特異値分解の特異値から、このボンドテンソルも自然に定められ、計算コストをほぼ増大させることなく、計算精度が大幅に向上することを示しました。
  16. “Zero-energy excitation in the classical kagome antiferromagnet NaBa2Mn3F11“
    Shohei Hayashida, Hajime Ishikawa, Yoshihiko Okamoto, Tsuyoshi Okubo, Zenji Hiroi, Gøran J. Nilsen, Hannu Mutka, and Takatsugu Masuda,
    Physical Review B 101, 214409 (2020).
    (arXiv:2006.01526)
    説明は後ほど
  17. “Phase Shift in Skyrmion Crystals”
    Satoru Hayami, Tsuyoshi Okubo, and Yukitoshi Motome,
    Nature Communications 12, 6927 (2021).
    (arXiv:2005.03168)
    複数の波数モードが重ね合わさった状態である、多重Q秩序状態は、興味深いスピンテクスチャを生み出す源になっています。スカーミオン格子と呼ばれる、トポロジカル励起が周期格子を構成した状態も、このような多重Q秩序状態の一つになっています。これまで、多重Q秩序状態の特徴付けには、含まれる波数、各モードの形状（スピン密度波かスパイラルか）が注目されていましたが、実際には、各モードの相対的な位相もスピンテクスチャを決定する重要な要素です。本論文では、６体のスピン相互作用を考慮すると、この相対的な位相をコントロールできることを示し、位相の変化が、有限温度相転移として実際に実現することを示しました。
  18. “Magnetic-field Induced Quantum Phases in Tensor Network Study of Kitaev Magnets“
    Hyun-Yong Lee, Ryui Kaneko, Li Ern Chern, Tsuyoshi Okubo, Youhei Yamaji, Naoki Kawashima, and Yong Baek Kim,
    Nature Communications 11, 1639 (2020).
    (arXiv:1908.07671.)
    強いキタエフ相互作用が実現していると考えられているα-RuCl3は、外部磁場がゼロの状況では、低温で磁気秩序を示します。一方、ある程度大きい外部磁場下では磁気秩序が抑制され、その状態では、熱ホール係数が半整数に量子化されていることが報告されいます。このことから、磁場下でなんらかのスピン液体状態が実現している可能性が議論されています。本研究では、この物質を念頭に、Kitaev-Γ-Γ’模型の磁場中基底状態を無限系のテンソルネットワーク状態を用いた変分法で解析しました。その結果、厳密対角化法などで予想されいたよりもキタエフスピン液体状態は狭く、代わりに、格子の回転対称性を 自発的に破るような、新しい量子状態が実現していることを明らかにしました。
  19. “Abelian and Non-Abelian Chiral Spin Liquids in a Compact Tensor Network Representation“
    Hyun-Yong Lee, Ryui Kaneko, Tsuyoshi Okubo, and Naoki Kawashima,
    Physical Review B 101, 035140 (2020).
    (arXiv:1907.02268.)
    arXiv:1901.05786で提案したキタエフスピン液体に対するコンパクトなテンソルネットワーク表現をスター格子上のキタエフ模型に拡張しました。この模型では、基底状態が厳密に計算でき、カイラルスピン液体と呼ばれるスピン液体になっていることが知られています。我々の”ループガス”を用いたテンソルネットワーク状態はこのカイラルスピン液体状態を定性的・定量的に表現することができ、また、異なるカイラルスピン液体（AbelianとNon-Abelian）の間の相転移も表現できることがわかりました。
  20. “Anisotropic Tensor Renormalization Group“
    D. Adachi, T. Okubo and S. Todo,
    Physical Review B 102, 054432 (2020).
    (arXiv:1906.02007.)
    テンソルネットワークを用いた実空間くりこみ群について、特異値分解を有効に用いることで、効率的に非等方なくりこみを行う方法を提案しました。この方法を用いると、HOTRG（Hihger Order Tensor network Renormalization Group) ほどの計算コストをかけることなく、低コストで高次元系の計算が行えます。同じボンド次元（テンソルの大きさ）では、近似の影響でHOTRGよりも精度が落ちますが、計算コストあたりでは、我々の提案するATRG（Anistropic Tensornetwork Renormalizaiton Group）の方が、精度が高くなりそうです。
  21. “A series of magnon crystals appearing under ultrahigh magnetic fields in a kagomé antiferromagnet“
    R. Okuma, D. Nakamura, T. Okubo, A. Miyake, A. Matsuo, K. Kindo, M. Tokunaga, N. Kawashima, S. Takeyama and Z. Hiroi,
    Nature Communications  10, Article number: 1229 (2019).
    かごめ格子S=1/2量子スピン系の磁化過程に関する（主として）実験的な研究。この物質では、磁化過程に複数の磁化プラトーが観測され、それはマグノンが様々な周期構造を形成した状態だと解釈することができる。大久保は、テンソルネットワーク法により、ハイゼンベルグ模型では、1/3プラトーで確かにマグノン結晶が安定化しそうなこと、実験の物質には大きな（Jの10%程度）のDM相互作用が存在していそうなことを示す形で寄与しました。
  22. “Multiple-q states of the J1-J2 classical honeycomb-lattice Heisenberg antiferromagnet under magnetic fields“
    Tokuro Shimokawa, Tsuyoshi Okubo, Hikaru Kawamura,
    Physical Review B 100, 224404 (2019).
    (arXiv:1902.01582).
    フラストレーションのある、古典ハニカム格子J1-J2ハイゼンベルグ模型の磁場中での秩序化の研究。この模型はゼロ磁場での基底状態が波数空間でリング状に縮退しており、有限温度ではそのうち、対称性の高いものがorder-by-disorderで選択されることが知られていた（S. Okumura et al）。その選択される波数は一般的に格子に不整合となるため、三角格子模型の場合（T. Okubo et al）と同様の機構で、有限温度・有限磁場下ではmultiple-q状態が安定化する。三角格子模型との大きな違いは、基底状態のリング状の縮退にあり、order-by-disorderとmultiple-q状態の絡み合いにより、より複雑な相構造が現れることが明らかになった。
  23. “Gapless Kitaev Spin Liquid to Classical String Gas through Tensor Networks“
    Hyun-Yong Lee, Ryui Kaneko, Tsuyoshi Okubo, and Naoki Kawashima,
    Physical Review Letters 123, 087203 (2019).
    (arXiv:1901.05786).
    ハニカム格子上のKitaevスピン液体状態をテンソルネットワーク状態の一つである、iTPS（iPEPS）を使って表現した研究。Kitaevスピン液体に期待される対称性を満たすようにテンソルを構成することにより、D=4やD=8といった小さいボンド次元で厳密な基底状態に非常に近いエネルギーを得ることができた。このテンソルネットワーク表現では、従来のようにマヨラナフェルミオンが露わには出てきておらず、Kitaevスピン液体をマヨラナフェルミオンに頼らずに解釈できると期待している。

依頼された文章

  1. 「物性物理における「量子加速」の探索」
    吉岡信行, 大久保毅, 鈴木泰成, 水上渉、応用物理 93 巻 3 号 p. 165-168, 2024.
  2. 「拡張キタエフ模型における熱ホール伝導度のテンソルネットワーク法による研究」
    大久保毅、固体物理 Vol. 57, No.11, 633-642, 2022.
  3. 「量子多体系とテンソルネットワーク」
    大久保毅、数理科学2022年12月号, 58-64, 2022.
  4. 「テンソルネットワークの将来」
    大久保毅、数理科学2022年2月号, 65-72, 2022.
  5. 「テンソルネットワークによる情報圧縮とフラストレート磁性体への応用」
    大久保毅、第63回物性若手夏の学校テキスト、物性研究 Vol. 7, No.2 (2018).
  6. 「テンソルネットワーク形式の進展と応用」
    西野友年、大久保毅、日本物理学会誌 Vol 72, No. 10, 2017.
  7. “Massively parallel Monte Carlo simulation of a possible topological phase transition in two-dimensional frustrated spin systems”
    Tsuyoshi Okubo, Invited paper in ISSP Supercomputer Activity Report 2016.
  8. 「第８回日本物理学会若手奨励賞を受賞して」
    大久保毅，
    物性研だより 第54巻第2号 2014年7月 （PDFが物性研のwebサイトにあります）
  9. 「フラストレート磁性体における多重Q秩序とスカーミオン格子状態」
    大久保毅、川村光，日本物理学会誌 Vol. 67, No. 7, 2012
  10. “Multiple-q states and skyrmion lattice in frustrated triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet”
    Tsuyoshi Okubo and Hikaru Kawamura, Invited paper in ISSP Supercomputer Activity Report 2012.

学位論文

  • 卒業論文：「ニ成分剛体円盤のランダムパッキング」　大久保毅２００３年３月
    大きさの異なる二種類の剛体円盤を、平面内にランダムに充填した時に、円盤の半径比・濃度に応じて充填率がどのように変化するのかを調べました。目の前に立ちはだかる壁は高かったです。 拙い文章ですが、読みたい方はだうんろーどへ
  • 修士論文：「量子力学に従う粒子の初到達時間と境界摂動に対する応答」　大久保毅２００５年３月
  • 博士論文：“Linear Response under a Boundary Perturbation”　Tsuyoshi Okubo ２００8年３月

発表

全発表リスト

最近の発表

招待講演（国際会議）

  1. T. Okubo, “Recent progress in tensor network approach for condensed matter physics”
    KEK-THEORY Workshop 2024, KEK Tsukuba Campus (December 2024).
  2. T. Okubo, “Tensor network Approaches to S=1/2 and S=1 Kitaev spin liquids”
    Correlated Quantum Materials + beyond, ISSP, University of Tokyo (November 2024).
  3. T. Okubo, “Tensor network approaches for condensed matter physics”
    16th Symposium on Discovery, Fusion, Creation of New Knowledge by Multidisciplinary Computational Sciences, Tsukuba, Japan (October 2024).
  4. T. Okubo, “Tensor-Network-Based Approach to Kitaev Spin Liquid”
    Annual Meeting of the Physical Society of Taiwan 2024, National Central University, Taiwan (January 2024).
  5. T. Okubo, “Quantum-classical entangled approach using tensor networks for investigating quantum spin liquid”
    Mini-workshop: Tensor Network algorithms and applications 2024, National Taiwan University, Taipei, Taiwan (January, 2024).
  6. T. Okubo “Tensor network representation of Kitaev spin liquid and its application to quantum circuit-based variation calculations“
    Novel Quantum States in Condensed Matter 2022 (NQS2022), YITP, Kyoto, Japan, November 2022.
  7. T. Okubo “Tensor network approach to Kitaev spin liquid“
    The 15th Asia Pacific Physics Conference (Zoom online) (August 2022).
  8. T. Okubo “Large spin fluctuation in the magnetization process of frustrated square lattice Heisenberg magnets ”
    The International Workshop on Quantum Magnets in Extreme Conditions, ISSP (Zoom Online), Chiba, Japan (March 2021).
  9. T. Okubo “Tensor Network study of honeycomb lattice Kitaev model”
    Recent progress in theoretical physics based on quantum information theory, YITP (Zoom Online), Kyoto, Japan (March 2021).
  10. T. Okubo “Tensor network study on extended Kitaev models”
    The 33rd Annual CSP Workshop, Univerisity of Georgica, USA (February 2020).
  11. T. Okubo “Anisotropic tensor renormalization group and BTRG”
    Workshop on Tensor Network States: Algorithms and Applications (TNSAA2019-2020), National Cheng-Chi University, Taipei, Taiwan (December, 2019)
  12. T. Okubo “Large spin fluctuation in the magnetization process of frustrated square lattice Heisenberg model”
    Computational Approaches to Quantum Many-body Problems (CAQMP2019), ISSP, Chiba Japan (August, 2019)
  13. T. Okubo “Tensor network approach to frustrated spin systems” (Invited lecture)
    Computational Approaches to Quantum Many-body Problems (CAQMP2019), ISSP, Chiba Japan (August, 2019) 
  14. T. Okubo “Tensor network study on Kitaev materials: Search for Kitaev spin liquid”
    The 2nd Asia Pacific Workshop on Quantum Magnetism (APFM2018), ICTs, Bangalore, India (December, 2018)
  15. T. Okubo “Tensor network quantum states and their application to quantum spin systems”,
    Interdisciplinary Workshop on Tensor Network, RIKEN, Wako, Japan (October, 2018).
  16. T. Okubo “Tensor network study on Kitaev materials”
    International Conference on Magnetism 2018 (ICM2018), San Francisco, USA (July, 2018).

招待講演（国内）

  1. 大久保毅　「テンソルネットネットワーク法による二次元量子格子模型の解析」
    物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の現在と未来」、東大物性研、2024年4月
  2. 大久保毅　「テンソルネットワーク状態による二次元フラストレート磁性体の解析と有限温度への拡張」
    Tensor Network 2023、筑波大学、2023年11月
  3. 大久保毅　「テンソルネットワークと量子計算」
    場の理論の新しい計算方法2023、大阪大学、2023年10月
  4. 大久保毅　「テンソルネットワークによる量子古典エンタングルアルゴリズムの提案」
    物性研究のための量子アルゴリズム最前線、大阪大学（オンラインとのハイブリッド）、2023年3月
  5. 大久保毅　「テンソルネットワーク法の量子多体問題への適用と量子計算機への展開」
    量子多体計算のフロンティア、Online、2022年3月
  6. 大久保毅　「量子物理とテンソルネットワーク」
    第1回量子ソフトウェアワークショップ：テンソルネットワークと量子計算の展望，東大理（Zoom Online）、2021年12月
  7. 大久保毅　「拡張キタエフ模型における熱ホール伝導度の数値的研究」
    キタエフ量子スピン液体研究の新展開，東大工（Zoom Online）、2021年8月
  8. 大久保毅　「テンソルネットワーク法による量子スピン系の基底状態計算 」
    物性研究所スパコン共同利用・CCMS 合同研究会「計算物質科学の新展開 2020」，
    東大物性研（Zoom Online）、2020年12月
  9. 大久保毅　「フラストレートした正方格子ハイゼンベルグ模型における大きなスピン揺らぎと1/2磁化プラトー」
    スピン系物理の最前線、京大基研、2018年11月
  10. 大久保毅，川島直輝　「並列モンテカルロ法によるフラストレート磁性体におけるトポロジカル転移の探求」
    物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の今と未来」、東大物性研、2018年4月

口頭発表（国際会議）

  1. T. Okubo “Quantum Circuit Representations of Spin Liquids and Their Optimization,” CCP2024- 35th IUPAP Conference on Computational Physics (CCP2024), Thessaloniki, Grees, July 2024.
  2. T. Okubo “Finite temperature simulation of extended Kitaev model by tensor network approach” CCP2023 – 34th IUPAP Conference on Computational Physics (CCP2023), Kobe, Japan, August 2023.
  3. T. Okubo “Tensor network approach to the magnetization of frustrated square lattice Heisenberg systems”,
    XXXII IUPAP Conference on Computational Physics (CCP2021), Coventry, England (Online), August 2021.
  4. T. Okubo “Application of tensor network method to quantum spin systems”,
    Workshop on quantum dynamics and response, University of Tokyo, Japan, March 2017.
  5. T. Okubo “Ground state properties of Na2IrO3 determined from ab initio Hamiltonian”
    Entanglement in Strongly Correlated Systems, Centro de Ciencias de Benasque Pedro Pascual, Benasque, Spain, February 2017.
  6. T. Okubo and N. Kawashima “Ground state properties of Na2IrO3 determined from ab initio Hamiltonian”
    Fourth Workshop on Tensor network States:Algorithms and Applications, National Tsing Hua University, Hsinchu, Taiwan, December 2016.

口頭発表（国内）

  1. 大久保毅「テンソルネットワークと量子計算」
    Q2B24 Tokyo （グランドハイアット東京）2024年7月25日
  2. 大久保毅「量子コンピューティング・FTQC・テンソルネットワーク」
    第２回量子ソフトウェアシンポジウム：FTQC実現に向けた世界の動向（東京大学）2024年6月20日
  3. 大久保毅「拡張キタエフ模型における保存量とテンソルネットワーク表現」
    日本物理学会第78回年次大会（東北大学）2023年9月19日
  4. 大久保毅「量子スピン液体の量子回路表現とNISQでの応用」
    第1回 学術変革領域「学習物理」物性関係討論会（上智大学）2023年7月27日
  5. 大久保毅，川島直輝「2サイトアップデート法によるテンソルリング分解の最適化」
    日本物理学会2022年秋季大会（東京工業大学）2022年9月13日
  6. 大久保毅「PESS型テンソルネットワークによる拡張キタエフ模型の解析」
    日本物理学会2022年秋季大会（東京工業大学）2022年9月12日
  7. 大久保毅「キタエフ量子スピン液体の量子回路表現とその最適化」
    日本物理学会第77回年次大会（Zoom Online）2022年3月15日
  8. 大久保毅, 那須譲治, 三澤貴宏, 求幸年「キタエフ量子スピン液体の熱ホール伝導度に対する非対角相互作用の効果」
    日本物理学会第76回年次大会（Zoom Online）2021年3月15日
  9. 大久保毅，川島直輝「エンタングルメントエントロピーを用いたテンソルリング分解の最適化」
    日本物理学会2020年秋季大会（Zoom Online）2020年9月10日
  10. 大久保毅「テンソルネットワーク法による拡張キタエフ模型の有限温度物性の解析」
    日本物理学会2020年秋季大会（Zoom Online）2020年9月11日
  11. 大久保毅「密度行列のテンソルネットワーク表示による有限温度キタエフ模型の解析」
    日本物理学会第75回年次大会（名古屋大学）2020年3月（現地開催中止）
  12. 大久保毅「無限系テンソルネットワークの変分最適化による拡張キタエフ模型の解析」
    日本物理学会2019年秋季大会（岐阜大学）2019年9月
  13. 大久保毅「テンソルネットワーク法の開発とキタエフスピン液体への適用」
    ポスト「京」重点課題（７）第４回シンポジウム、東大物性研、2018年12月
  14. 大久保毅，山口博則「フラストレート正方格子量子スピン模型の磁化過程における大きなスピン揺らぎ」
    日本物理学会2018年秋季大会（同志社大学）2018年9月
  15. 大久保毅，金子隆威，山地洋平，川島直輝「テンソルネットワーク法による非対角項のあるハニカム格子キタエフ模型の基底状態計算」
    日本物理学会第７３回年次大会（東京理科大学）２０１８年３月

ポスター

  1. 大久保毅「密度行列のテンソルネットワーク表現による 有限温度キタエフ模型の解析」
    物性研究所短期研究会 「量子多体計算と第一原理計算の新展開」（東大物性研（Zoom Online）2020年7月9日
  2. 大久保毅，金子隆威，Hyun-Yong Lee，山地洋平，川島直輝「テンソルネットワーク法の開発とキタエフスピン液体への適用」
    ポスト「京」重点課題(7) 第5回シンポジウム（東大伊藤国際学術研究センター）2019年8月
  3. T. Okubo and N. Kawashima “Study on Z2-vortex ordering by massively parallel Monte Carlo simulation“
    Frontiers of Statistical Physics (FSP2019), The University of Tokyo, Tokyo, Japan (June, 2019).
  4. 大久保毅「無限系テンソルネットワーク状態の変分最適化とフラストレート磁性体への適用」
    物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の新展開」（東大物性研）2019年4月
  5. T. Okubo, Y. Yamaji and Naoki Kawashima “Tensor netowork study of Kitaev materials“,
    3rd International Symposium on Research and Education of Computational Science (RECS2018), The University of Tokyo, Tokyo, Japan (September, 2018).
  6. 大久保毅，金子隆威，山地洋平，川島直輝「テンソルネットワーク法によるキタエフ物質の基底状態研究」、
    量子情報・物性の新潮流、東大物性研、2018年8月