研究者詳細

顔写真

オオゼキ　マサユキ
大関　真之
Masayuki Ohzeki
所属
大学院情報科学研究科　情報基礎科学専攻　情報応用数理学講座（数理情報学分野）
職名
教授
学位

  • 博士（理学）（東京工業大学）

  • 修士（理学）（東京工業大学）

e-Rad 研究者番号
80447549

所属学協会 1

  • 日本物理学会

研究キーワード 3

  • 機械学習

  • 量子力学

  • 統計力学

研究分野 1

  • 自然科学一般 / 数理物理、物性基礎 /

受賞 1

  1. 平成28年度文部科学大臣表彰若手科学者賞

    2016年4月12日　文部科学省　量子情報理論を拓く有限次元スピングラス理論に関する研究

論文 80

  1. Free energy equivalence between mean-field models and nonsparsely diluted mean-field models

    Manaka Okuyama, Masayuki Ohzeki

    Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical　58　(4)　045004-045004　2025年1月24日

    出版者・発行元： IOP Publishing

    DOI： 10.1088/1751-8121/adaab4 　

    ISSN：1751-8113

    eISSN：1751-8121

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    Abstract We studied nonsparsely diluted mean-field models that differ from sparsely diluted mean-field models, such as the Viana–Bray model. When the existence probability of each edge follows a Bernoulli distribution, we rigorously prove that the free energy of nonsparsely diluted mean-field models with appropriate parameterization coincides exactly with that of the corresponding mean-field models in ferromagnetic and spin-glass models composed of any discrete spin S in the thermodynamic limit. Our results is a broad generalization of the result of a previous study (Bovier and Gayrard 1993 J. Stat. Phys. 72 643), where the densely diluted mean-field ferromagnetic Ising model (diluted Curie–Weiss model) with appropriate parameterization was analyzed rigorously, and it was proven that its free energy was exactly equivalent to that of the corresponding mean-field model (Curie–Weiss model).

  2. Existence of Long-Range Order in Random-Field Ising Model on Dyson Hierarchical Lattice

    Manaka Okuyama, Masayuki Ohzeki

    Journal of Statistical Physics　192　(2)　2025年1月22日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1007/s10955-025-03399-9 　

    eISSN：1572-9613

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    Abstract We study the random-field Ising model on a Dyson hierarchical lattice, where the interactions decay in a power-law-like form, $$J(r)\sim r^{-\alpha }$$ , with respect to the distance. Without a random field, the Ising model on the Dyson hierarchical lattice has a long-range order at finite low temperatures when $$1<\alpha <2$$ . In this study, for $$1<\alpha <3/2$$ , we rigorously prove that there is a long-range order in the random-field Ising model on the Dyson hierarchical lattice at finite low temperatures, including zero temperature, when the strength of the random field is sufficiently small but nonzero. Our proof is based on Dyson’s method for the case without a random field, and the concentration inequalities in probability theory enable us to evaluate the effect of a random field.

  3. Replica bound for Ising spin glass models in one dimension

    Manaka Okuyama, Masayuki Ohzeki

    Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical　58　(1)　015003-015003　2024年12月11日

    出版者・発行元： IOP Publishing

    DOI： 10.1088/1751-8121/ad97fb 　

    ISSN：1751-8113

    eISSN：1751-8121

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    Abstract The interpolation method is a powerful tool for rigorous analysis of mean-field spin glass models, both with and without dilution. In this study, we show that the interpolation method can be applied to Ising spin glass models in one dimension, such as a one-dimensional chain and a two-leg ladder. In one dimension, the replica symmetric (RS) cavity method is naturally expected to be rigorous for Ising spin glass models. Using the interpolation method, we rigorously prove that the RS cavity method provides lower bounds on the quenched free energies of Ising spin glass models in one dimension at any finite temperature in the thermodynamic limit.

  4. Toward Mean-Field Bound for Critical Temperature on Nishimori Line

    Manaka Okuyama, Masayuki Ohzeki

    Journal of the Physical Society of Japan　93　(10)　2024年10月15日

    出版者・発行元： Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/jpsj.93.104706 　

    ISSN：0031-9015

    eISSN：1347-4073

  5. Exact Solution of Free Entropy for Matrix-Valued Geometric Brownian Motion with Non-Commutative Matrices via Replica Method

    Manaka Okuyama, Masayuki Ohzeki

    Journal of the Physical Society of Japan　92　(11)　2023年11月15日

    出版者・発行元： Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/jpsj.92.114001 　

    ISSN：0031-9015

    eISSN：1347-4073

  6. Gibbs–Bogoliubov Inequality on the Nishimori Line

    Manaka Okuyama, Masayuki Ohzeki

    Journal of the Physical Society of Japan　92　(8)　2023年8月15日

    出版者・発行元： Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/jpsj.92.084002 　

    ISSN：0031-9015

    eISSN：1347-4073

  7. Mean-field theory is exact for Ising spin glass models with Kac potential in non-additive limit on Nishimori line

    Manaka Okuyama, Masayuki Ohzeki

    Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical　56　(32)　325003-325003　2023年7月24日

    出版者・発行元： IOP Publishing

    DOI： 10.1088/1751-8121/ace6e4 　

    ISSN：1751-8113

    eISSN：1751-8121

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    Abstract Recently, Mori (2011 Phys. Rev. E 84 031128) has conjectured that the free energy of Ising spin glass models with the Kac potential in the non-additive limit, such as the power-law potential in the non-additive regime, is exactly equal to that of the Sherrington–Kirkpatrick model in the thermodynamic limit. In this study, we prove that his conjecture is true on the Nishimori line at any temperature in any dimension. One of the key ingredients of the proof is the use of the Gibbs–Bogoliubov inequality on the Nishimori line. We also consider the case in which the probability distribution of the interaction is symmetric, where his conjecture is true at any temperature in one dimension but is an open problem in the low-temperature regime in two or more dimensions.

  8. Threshold theorem in isolated quantum dynamics with stochastic control errors 査読有り

    Manaka Okuyama, Kentaro Ohki, Masayuki Ohzeki

    Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences　381　20210412　2022年12月5日

    DOI： 10.1098/rsta.2021.0412 　

  9. A Scalable Emulator for Quantum Fourier Transform Using Multiple-FPGAs With High-Bandwidth-Memory

    Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Hiroki Oshiyama, Yuya Kurebayashi, Masanori Hariyama, Masayuki Ohzeki

    IEEE Access　1-1　2022年

    出版者・発行元： Institute of Electrical and Electronics Engineers ({IEEE})

    DOI： 10.1109/ACCESS.2022.3183993 　

  10. Assessment of image generation by quantum annealer

    Takehito Sato, Masayuki Ohzeki, Kazuyuki Tanaka

    Scientific Reports　11　(1)　2021年12月

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41598-021-92295-9 　

    eISSN：2045-2322

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    <title>Abstract</title>Quantum annealing was originally proposed as an approach for solving combinatorial optimization problems using quantum effects. D-Wave Systems has released a production model of quantum annealing hardware. However, the inherent noise and various environmental factors in the hardware hamper the determination of optimal solutions. In addition, the freezing effect in regions with weak quantum fluctuations generates outputs approximately following a Gibbs–Boltzmann distribution at an extremely low temperature. Thus, a quantum annealer may also serve as a fast sampler for the Ising spin-glass problem, and several studies have investigated Boltzmann machine learning using a quantum annealer. Previous developments have focused on comparing the performance in the standard distance of the resulting distributions between conventional methods in classical computers and sampling by a quantum annealer. In this study, we focused on the performance of a quantum annealer as a generative model from a different aspect. To evaluate its performance, we prepared a discriminator given by a neural network trained on an a priori dataset. The evaluation results show a higher performance of quantum annealer compared with the classical approach for Boltzmann machine learning in training of the generative model. However the generation of the data suffers from the remanent quantum fluctuation in the quantum annealer. The quality of the generated images from the quantum annealer gets worse than the ideal case of the quantum annealing and the classical Monte-Carlo sampling.

  11. Teacher-Student Learning for a Binary Perceptron with Quantum Fluctuations

    Shunta Arai, Masayuki Ohzeki, Kazuyuki Tanaka

    Journal of the Physical Society of Japan　90　(7)　074002-074002　2021年7月15日

    出版者・発行元： Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/jpsj.90.074002 　

    ISSN：0031-9015

    eISSN：1347-4073

  12. Mean field analysis of reverse annealing for code-division multiple-access multiuser detection

    Shunta Arai, Masayuki Ohzeki, Kazuyuki Tanaka

    Physical Review Research　3　(3)　2021年7月2日

    出版者・発行元： American Physical Society (APS)

    DOI： 10.1103/physrevresearch.3.033006 　

    eISSN：2643-1564

  13. Benchmark Test of Black-box Optimization Using D-Wave Quantum Annealer

    Ami S. Koshikawa, Masayuki Ohzeki, Tadashi Kadowaki, Kazuyuki Tanaka

    Journal of the Physical Society of Japan　90　(6)　064001-064001　2021年6月15日

    出版者・発行元： Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/jpsj.90.064001 　

    ISSN：0031-9015

    eISSN：1347-4073

  14. Efficient Quantum and Simulated Annealing of Potts Models Using a Half-hot Constraint

    Shuntaro Okada, Masayuki Ohzeki, Kazuyuki Tanaka

    Journal of the Physical Society of Japan　89　(9)　094801-094801　2020年9月15日

    出版者・発行元： Japan Society of Applied Physics

    DOI： 10.7566/jpsj.89.094801 　

    ISSN：0031-9015

    eISSN：1347-4073

  15. Simple relation between frustration and transition points in diluted spin glasses

    Ryoji Miyazaki, Yuta Kudo, Masayuki Ohzeki, Kazuyuki Tanaka

    Physical Review E　102　(1)　2020年7月15日

    出版者・発行元： American Physical Society (APS)

    DOI： 10.1103/physreve.102.012135 　

    ISSN：2470-0045

    eISSN：2470-0053

  16. Inequality for Local Energy of Ising Model with Quenched Randomness and Its Application

    Manaka Okuyama, Masayuki Ohzeki

    Journal of the Physical Society of Japan　89　(6)　064704-064704　2020年6月15日

    出版者・発行元： Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/jpsj.89.064704 　

    ISSN：0031-9015

    eISSN：1347-4073

  17. A note on the reconstruction of a 3D-3C velocity field for box turbulence

    Eiichi Sasaki, Masayuki Ohzeki

    Journal of Physics: Conference Series　1522　(1)　2020年6月10日

    出版者・発行元： Institute of Physics Publishing

    DOI： 10.1088/1742-6596/1522/1/012023 　

    ISSN：1742-6596 1742-6588

  18. Sparse Modeling in Quantum Many-Body Problems 招待有り 査読有り

    Junya Otsuki, Masayuki Ohzeki, Hiroshi Shinaoka, Kazuyoshi Yoshimi

    Journal of the Physical Society of Japan　89　(1)　012001-012001　2020年1月15日

    出版者・発行元： Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/jpsj.89.012001 　

    ISSN：0031-9015

    eISSN：1347-4073

  19. Fair sampling by simulated annealing on quantum annealer

    Masayuki Yamamoto, Masayuki Ohzeki, Kazuyuki Tanaka

    Journal of the Physical Society of Japan　89　(2)　2020年

    出版者・発行元： Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/JPSJ.89.025002 　

    ISSN：1347-4073 0031-9015

  20. Efficient partition of integer optimization problems with one-hot encoding

    Shuntaro Okada, Masayuki Ohzeki, Shinichiro Taguchi

    Scientific Reports　9　(1)　2019年12月1日

    出版者・発行元： Nature Publishing Group

    DOI： 10.1038/s41598-019-49539-6 　

    ISSN：2045-2322

  21. Improving solutions by embedding larger subproblems in a D-Wave quantum annealer

    Shuntaro Okada, Masayuki Ohzeki, Masayoshi Terabe, Shinichiro Taguchi

    Scientific Reports　9　(1)　2019年12月1日

    出版者・発行元： Nature Publishing Group

    DOI： 10.1038/s41598-018-38388-4 　

    ISSN：2045-2322

  22. Control of Automated Guided Vehicles Without Collision by Quantum Annealer and Digital Devices 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Akira Miki, Masamichi J. Miyama, Masayoshi Terabe

    Frontiers in Computer Science　1　2019年11月19日

    出版者・発行元： Frontiers Media SA

    DOI： 10.3389/fcomp.2019.00009 　

    eISSN：2624-9898

  23. OpenCL-based design of an FPGA accelerator for quantum annealing simulation

    Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Masanori Hariyama, Masamichi J. Miyama, Masayuki Ohzeki

    JOURNAL OF SUPERCOMPUTING　75　(8)　5019-5039　2019年8月

    DOI： 10.1007/s11227-019-02778-w 　

    ISSN：0920-8542

    eISSN：1573-0484

  24. Dynamics of order parameters of nonstoquastic Hamiltonians in the adaptive quantum Monte Carlo method

    Shunta Arai, Masayuki Ohzeki, Kazuyuki Tanaka

    Physical Review E　99　(3)　2019年3月14日

    出版者・発行元： American Physical Society

    DOI： 10.1103/PhysRevE.99.032120 　

    ISSN：2470-0053 2470-0045

  25. Difference between quantum annealing by imaginary-time and real-time Schrödinger equations of Grover’s search 査読有り

    Shuntaro Okada, Masayuki Ohzeki, Kazuyuki Tanaka

    Journal of the Physical Society of Japan　88　(2)　024803-1-024803-6　2019年2月

    DOI： 10.7566/JPSJ.88.024803 　

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    We confirmed the annealing time required to obtain the desired success probability for quantum annealing by the<br /> imaginary-time and real-time Schrödinger equations of Grover’s search, with two kinds of schedulings; one linearly<br /> decreases the quantum fluctuation and the other tunes the evolution rate of the Hamiltonian on the basis of the adiabatic<br /> condition. With linear scheduling, the required annealing time for quantum annealing by the imaginary-time Schrödinger<br /> equation is of order ${\rm{log } }(N)$, which is very different from ${\cal{O } }(N)$ required for that by the real-time Schrödinger equation.<br /> With the scheduling based on the adiabatic condition, the required annealing time is of order<br /> ${\sqrt{N } }$, which is identical to<br /> that by the real-time Schrödinger equation. Although the scheduling based on the adiabatic condition is optimal for the<br /> quantum annealing by the real-time Schrödinger equation, it is inefficient for that by the imaginary-time Schrödinger<br /> equation. This result implies that the optimal schedulings for the quantum annealing by the imaginary-time and real-time<br /> Schrödinger equations differ greatly, and the efficient scheduling considered with the quantum Monte Carlo method,<br /> which is based on the imaginary-time Schrödinger equation, is not necessarily effective in improving the performance of<br /> quantum annealing by the real-time Schrödinger equation. We discuss the efficient scheduling for quantum annealing by<br /> the imaginary-time Schrödinger equation with respect to the exponential decay of excited states.

  26. Phase diagrams of one-dimensional Ising and XY models with fully connected ferromagnetic and anti-ferromagnetic quantum fluctuations 査読有り

    Shuntaro Okada, Masayuki Ohzeki, Kazuyuki Tanaka

    Journal of the Physical Society of Japan　88　(2)　024802-1-024802-6　2019年2月

    DOI： 10.7566/JPSJ.88.024802 　

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    We analytically investigated the phase diagrams of one-dimensional Ising and XY models. A second-order phase<br /> transition occurs in both models only with the transverse magnetic field. In this study, the fully connected ferromagnetic<br /> and anti-ferromagnetic XX interactions are applied in addition to the transverse magnetic field. The ferromagnetic XX<br /> interaction causes a first-order phase transition in both of the one-dimensional Ising and XY models. In contrast, by<br /> applying the anti-ferromagnetic one, the second-order phase transition can be avoided in the one-dimensional Ising<br /> model, and the critical amplitude becomes smaller in the one-dimensional XY model even though the second-order<br /> phase transition remains and the critical exponent does not change. Because the anti-ferromagnetic XX interaction works<br /> to destroy the order of the transverse magnetization, it begins to decrease at a larger strength of the transverse magnetic<br /> field. As a result, the susceptibility of the transverse magnetization with respect to the strength of the magnetic field<br /> becomes small. It is conjectured that the anti-ferromagnetic XX interaction is generally preferable to the ferromagnetic<br /> interaction to improve the performance of quantum annealing.

  27. SpM: Sparse modeling tool for analytic continuation of imaginary-time Green's function 査読有り

    Yoshimi K, Otsuki J, Motoyama Y, Ohzeki M, Shinaoka H

    Computer Physics Communications　244　319-323　2019年

    DOI： 10.1016/j.cpc.2019.07.001 　

    ISSN：0010-4655

  28. Optimization of neural networks via finite-value quantum fluctuations

    Masayuki Ohzeki, Shuntaro Okada, Masayoshi Terabe, Shinichiro Taguchi

    Scientific Reports　8　(1)　2018年12月1日

    出版者・発行元： Nature Publishing Group

    DOI： 10.1038/s41598-018-28212-4 　

    ISSN：2045-2322

  29. Quantum annealing: next-generation computation and how to implement it when information is missing 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Chako Takahashi, Shuntaro Okada, Masayoshi Terabe, Shinichiro Taguchi, Kazuyuki Tanaka

    IEICE, Nonlinear Theory and Its Applications　9　(4)　392-405　2018年10月

    DOI： 10.1587/nolta.9.392 　

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    Recently, several powerful machines dedicated to solving combinatorial optimization problems through the Ising-model formulation have appeared. The trigger for the paradigm shift to a specialized machine for solving optimization problems was the D-Wave machine, which implements quantum annealing. Quantum annealing employs quantum fluctuations to find an optimal solution to an optimization problem with discrete variables. In particular, we input the optimization problem in the form of the Ising Hamiltonian, which is a specialized form of the quadratic unconstrained binary optimization problem. However, when we employ quantum annealing for a practical optimization problem, there are several issues. One typical issue is absence of the detailed form of the cost function, which characterizes the optimization problem. To input problems into specialized machines for solving an optimization problem, it is necessary to determine the unknown parameters within the Ising model. We propose a method to estimate the unknown parameters in the Ising Hamiltonian using compressed sensing. Furthermore, we analyze the theoretical limitations of our proposed method by employing the replica method, which is a sophisticated tool in statistical mechanics.

  30. Momentum-space renormalization group transformation in Bayesian image modeling by Gaussian graphical model 査読有り

    Kazuyuki Tanaka, Masamichi Nakamura, Shun Kataoka, Masayuki Ohzeki, Muneki Yasuda

    Journal of the Physical Society of Japan　87　(8)　085001-1-085001-2　2018年8月

    DOI： 10.7566/JPSJ.87.085001 　

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    A new Bayesian modeling method is proposed by combining the maximization of the marginal likelihood with a momentum-space renormalization group transformation for Gaussian graphical models. Moreover, we present a scheme for computing the statistical averages of hyperparameters and mean square errors in our proposed method based on a momentum-space renormalization group transformation.

  31. 量子アニーリングによる組合せ最適化 査読有り

    大関 真之

    オペレーションズ・リサーチ　Vol.63　1-9　2018年6月

  32. Overcomplete compact representation of two-particle Green's functions 査読有り

    Hiroshi Shinaoka, Junya Otsuki, Kristjan Haule, Markus Wallerberger, Emanuel Gull, Kazuyoshi Yoshimi, Masayuki Ohzeki

    Physical Review B　97　(20)　1-14　2018年5月9日

    出版者・発行元： American Physical Society

    DOI： 10.1103/PhysRevB.97.205111 　

    ISSN：2469-9969 2469-9950

    eISSN：2469-9969

  33. Quantum Speed Limit is Not Quantum 査読有り

    Manaka Okuyama, Masayuki Ohzeki

    Physical Review Letters　120　(7)　1-5　2018年2月12日

    出版者・発行元： American Physical Society

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.120.070402 　

    ISSN：1079-7114 0031-9007

  34. Statistical-mechanical analysis of compressed sensing for hamiltonian estimation of ising spin glass 査読有り

    Chako Takahashi, Masayuki Ohzeki, Shuntaro Okada, Masayoshi Terabe, Shinichiro Taguchi, Kazuyuki Tanaka

    Journal of the Physical Society of Japan　87　(7)　074001-1-074001-7　2018年

    出版者・発行元： Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/JPSJ.87.074001 　

    ISSN：1347-4073 0031-9015

  35. An Extension of Estimation of Critical Points in Ground State for Random Spin Systems 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Yuta Kudo, Kazuyuki Tanaka

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　87　(1)　015001-015001　2018年1月

    DOI： 10.7566/JPSJ.87.015001 　

    ISSN：0031-9015

  36. Deep neural network detects quantum phase transition 査読有り

    Shunta Arai, Masayuki Ohzeki, Kazuyuki Tanaka

    Journal of the Physical Society of Japan　87　(3)　033001-033001　2018年

    出版者・発行元： Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/JPSJ.87.033001 　

    ISSN：1347-4073 0031-9015

  37. Machine learningの医学研究領域への利用 現代の魔法は本物か？ ディープラーニング入門 査読有り

    大関 真之

    INNERVISION　(9月号)　50-53　2017年8月

  38. Compressing Green's function using intermediate representation between imaginary- ime and real-frequency domains 査読有り

    Hiroshi Shinaoka, Junya Otsuki, Masayuki Ohzeki, Kazuyoshi Yoshimi

    PHYSICAL REVIEW B　96　(3)　035147-8　2017年7月

    DOI： 10.1103/PhysRevB.96.035147 　

    ISSN：2469-9950

    eISSN：2469-9969

  39. Sparse modeling approach to analytical continuation of imaginary-time quantum Monte Carlo data 査読有り

    Junya Otsuki, Masayuki Ohzeki, Hiroshi Shinaoka, Kazuyoshi Yoshimi

    PHYSICAL REVIEW E　95　(6)　1-6　2017年6月

    DOI： 10.1103/PhysRevE.95.061302 　

    ISSN：2470-0045

    eISSN：2470-0053

  40. Quantum Monte Carlo simulation of a particular class of non-stoquastic Hamiltonians in quantum annealing 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    SCIENTIFIC REPORTS　7　41186-41186　2017年1月

    DOI： 10.1038/srep41186 　

    ISSN：2045-2322

  41. Statistical Mechanical Models of Integer Factorization Problem 査読有り

    Chihiro H. Nakajima, Masayuki Ohzeki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　86　(1)　014001-014001　2017年1月

    DOI： 10.7566/JPSJ.86.014001 　

    ISSN：0031-9015

  42. 機械学習に現れる最適化問題と量子アニーリング

    大関 真之

    日本物理学会講演概要集　71　1197-1198　2016年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.2.0_1197 　

  43. 詳細釣り合いの破れを利用したXYマシンの緩和の加速

    一木 輝久, 大関 真之, 大木 健太郎

    日本物理学会講演概要集　71　499-499　2016年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.2.0_499 　

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    <p>非平衡系のダイナミクスを利用することによって、狙った分布への系の緩和を加速する方法として大関一木法が知られている．近年、レーザーを用いた量子コンピュータの実現に向けた取り組みが加速しているが、その中でもXYマシンとして知られる系の場合、最終的に構成すべき分布が解析的に与えられているため、大関一木法による終状態への緩和を加速することが可能である．本講演では、XYマシンの緩和の加速方法とその性能評価を行う．</p>

  44. Stochastic gradient method with accelerated stochastic dynamics 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    INTERNATIONAL MEETING ON HIGH-DIMENSIONAL DATA-DRIVEN SCIENCE (HD3-2015)　699　2016年

    DOI： 10.1088/1742-6596/699/1/012019 　

    ISSN：1742-6588

  45. Full-order fluctuation-dissipation relation for a class of nonequilibrium steady states 査読有り

    Akihisa Ichiki, Masayuki Ohzeki

    Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics　91　(6)　2015年6月5日

    出版者・発行元： American Physical Society

    DOI： 10.1103/PhysRevE.91.062105 　

    ISSN：1550-2376 1539-3755

  46. Inverse Renormalization Group Transformation in Bayesian Image Segmentations 査読有り

    Kazuyuki Tanaka, Shun Kataoka, Muneki Yasuda, Masayuki Ohzeki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　84　(4)　2015年4月

    DOI： 10.7566/JPSJ.84.045001 　

    ISSN：0031-9015

  47. 17pPSA-48 連続時間レプリカ交換法の収束速度の解析

    大木 健太郎, 大関 真之

    日本物理学会講演概要集　70　2700-2700　2015年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.2.0_2700 　

    ISSN：2189-079X

  48. Mathematical understanding of detailed balance condition violation and its application to Langevin dynamics 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    STATPHYS-KOLKATA VIII　638　2015年

    DOI： 10.1088/1742-6596/638/1/012003 　

    ISSN：1742-6588

  49. L1-regularized Boltzmann machine learning using majorizer minimization. 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    CoRR　abs/1503.03132　2015年

  50. Statistical-mechanical analysis of pre-training and fine tuning in deep learning. 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    CoRR　abs/1501.04413　2015年

  51. Detection of cheating by decimation algorithm. 査読有り

    Shogo Yamanaka, Masayuki Ohzeki, Aurelien Decelle

    CoRR　abs/1410.3596　2014年

  52. Violation of detailed balance accelerates relaxation 査読有り

    Akihisa Ichiki, Masayuki Ohzeki

    PHYSICAL REVIEW E　88　(2)　2013年8月

    DOI： 10.1103/PhysRevE.88.020101 　

    ISSN：1539-3755

  53. Nonequilibrium work relation in a macroscopic system 査読有り

    Yuki Sughiyama, Masayuki Ohzeki

    JOURNAL OF STATISTICAL MECHANICS-THEORY AND EXPERIMENT　2013　(4)　2013年4月

    DOI： 10.1088/1742-5468/2013/04/P04012 　

    ISSN：1742-5468

  54. Measurement-based quantum computation on symmetry breaking thermal states 査読有り

    Keisuke Fujii, Yoshifumi Nakata, Masayuki Ohzeki, Mio Murao

    Physical Review Letters　110　(12)　2013年3月21日

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.110.120502 　

    ISSN：0031-9007 1079-7114

  55. Duality with real-space renormalization and its application to bond percolation 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    PHYSICAL REVIEW E　87　(1)　2013年1月

    DOI： 10.1103/PhysRevE.87.012137 　

    ISSN：1539-3755

  56. Fluctuation theorems on the Nishimori line 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    PHYSICAL REVIEW E　86　(6)　2012年12月

    DOI： 10.1103/PhysRevE.86.061110 　

    ISSN：1539-3755

    eISSN：1550-2376

  57. Duality analysis on random planar lattices 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Keisuke Fujii

    PHYSICAL REVIEW E　86　(5)　2012年11月

    DOI： 10.1103/PhysRevE.86.051121 　

    ISSN：1539-3755

  58. Error threshold estimations in surface code with loss of qubits 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    Phys. Rev. A 85, 060301(R) (2012).　2012年6月11日

    DOI： 10.1103/PhysRevA.85.060301 　

  59. Error threshold estimates for surface code with loss of qubits 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    PHYSICAL REVIEW A　85　(6)　2012年6月

    DOI： 10.1103/PhysRevA.85.060301 　

    ISSN：1050-2947

  60. Strong Resilience of Topological Codes to Depolarization 査読有り

    H. Bombin, Ruben S. Andrist, Masayuki Ohzeki, Helmut G. Katzgraber, M. A. Martin-Delgado

    PHYSICAL REVIEW X　2　(2)　2012年4月

    DOI： 10.1103/PhysRevX.2.021004 　

    ISSN：2160-3308

  61. Nonequilibrium Work on Spin Glasses in Longitudinal and Transverse Fields 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Hitoshi Katsuda, Hidetoshi Nishimori

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　80　(8)　2011年8月

    DOI： 10.1143/JPSJ.80.084002 　

    ISSN：0031-9015

  62. Quantum Annealing: An Introduction and New Developments 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Hidetoshi Nishimori

    JOURNAL OF COMPUTATIONAL AND THEORETICAL NANOSCIENCE　8　(6)　963-971　2011年6月

    DOI： 10.1166/jctn.2011.1776 　

    ISSN：1546-1955

  63. Jarzynski Equality for an Energy-Controlled System 査読有り

    Hitoshi Katsuda, Masayuki Ohzeki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　80　(4)　2011年4月

    DOI： 10.1143/JPSJ.80.045003 　

    ISSN：0031-9015

  64. Universality in phase boundary slopes for spin glasses on self-dual lattices 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Creighton K. Thomas, Helmut G. Katzgraber, H. Bombin, M. A. Martin-Delgado

    JOURNAL OF STATISTICAL MECHANICS-THEORY AND EXPERIMENT　2011年2月

    DOI： 10.1088/1742-5468/2011/02/P02004 　

    ISSN：1742-5468

  65. Nonequilibrium relations in spin glasses 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Hidetoshi Nishimori

    PHYSICA E-LOW-DIMENSIONAL SYSTEMS & NANOSTRUCTURES　43　(3)　782-785　2011年1月

    DOI： 10.1016/j.physe.2010.07.051 　

    ISSN：1386-9477

  66. Extended Jarzynski equality in general Langevin system 査読有り

    Yuki Sughiyama, Masayuki Ohzeki

    PHYSICA E-LOW-DIMENSIONAL SYSTEMS & NANOSTRUCTURES　43　(3)　790-793　2011年1月

    DOI： 10.1016/j.physe.2010.07.053 　

    ISSN：1386-9477

  67. Zero-temperature complex replica zeros of the ±j Ising spin glass on mean-field systems and beyond 査読有り

    T. Obuchi, Y. Kabashima, H. Nishimori, M. Ohzeki

    Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures　43　(3)　786-789　2011年1月

    DOI： 10.1016/j.physe.2010.07.052 　

    ISSN：1386-9477

  68. Quantum annealing with Jarzynski equality 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Hidetoshi Nishimori

    COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS　182　(1)　257-259　2011年1月

    DOI： 10.1016/j.cpc.2010.07.008 　

    ISSN：0010-4655

  69. Jarzynski Equality for an Energy-Controlled System 査読有り

    Hitoshi Katsuda, Masayuki Ohzeki

    INTERNATIONAL SYMPOSIUM: NANOSCIENCE AND QUANTUM PHYSICS 2011 (NANOPHYS'11)　302　(4)　45003-045003-2　2011年

    DOI： 10.1088/1742-6596/302/1/012048 　

    ISSN：1742-6588

  70. Multicritical point of spin glasses 査読有り

    Hidetoshi Nishimori, Masayuki Ohzeki

    PHYSICA A-STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS　389　(15)　2907-2910　2010年8月

    DOI： 10.1016/j.physa.2010.01.025 　

    ISSN：0378-4371

  71. Nonequilibrium Relations for Spin Glasses with Gauge Symmetry 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Hidetoshi Nishimori

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　79　(8)　2010年8月

    DOI： 10.1143/JPSJ.79.084003 　

    ISSN：0031-9015

  72. Quantum Annealing with the Jarzynski Equality 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    PHYSICAL REVIEW LETTERS　105　(5)　2010年7月

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.105.050401 　

    ISSN：0031-9007

  73. Analytical evidence for the absence of spin glass transition on self-dual lattices 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Hidetoshi Nishimori

    JOURNAL OF PHYSICS A-MATHEMATICAL AND THEORETICAL　42　(33)　2009年8月

    DOI： 10.1088/1751-8113/42/33/332001 　

    ISSN：1751-8113

    eISSN：1751-8121

  74. Accuracy thresholds of topological color codes on the hexagonal and square-octagonal lattices 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    PHYSICAL REVIEW E　80　(1)　2009年7月

    DOI： 10.1103/PhysRevE.80.011141 　

    ISSN：1539-3755

  75. Locations of multicritical points for spin glasses on regular lattices 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    PHYSICAL REVIEW E　79　(2)　2009年2月

    DOI： 10.1103/PhysRevE.79.021129 　

    ISSN：1539-3755

  76. Multicritical points for spin-glass models on hierarchical lattices 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Hidetoshi Nishimori, A. Nihat Berker

    PHYSICAL REVIEW E　77　(6)　2008年6月

    DOI： 10.1103/PhysRevE.77.061116 　

    ISSN：1539-3755

  77. Multicritical points of the Potts spin glasses on the triangular lattice 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    PHYSICA E-LOW-DIMENSIONAL SYSTEMS & NANOSTRUCTURES　40　(2)　394-397　2007年12月

    DOI： 10.1016/j.physe.2007.06.040 　

    ISSN：1386-9477

  78. Multicritical points of Potts spin glasses on the triangular lattice 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　76　(11)　2007年11月

    DOI： 10.1143/JPSJ.76.114003 　

    ISSN：0031-9015

  79. Internal energy of the Potts model on the triangular lattice with two- and three-body interactions 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Hidetoshi Nishimori

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　75　(11)　2006年11月

    DOI： 10.1143/JPSJ.75.114003 　

    ISSN：0031-9015

  80. Location of the multicritical point for the Ising spin glass on the triangular and hexagonal lattices 査読有り

    H Nishimori, M Ohzeki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　75　(3)　2006年3月

    DOI： 10.1143/JPSJ.75.034004 　

    ISSN：0031-9015

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MISC 49

  1. Comment on 'Energy-time uncertainty relation for driven quantum systems'

    Manaka Okuyama, Masayuki Ohzeki

    Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical　51　(31)　2018年6月28日

    出版者・発行元： Institute of Physics Publishing

    DOI： 10.1088/1751-8121/aacb90 　

    ISSN： 1751-8121 1751-8113

  2. International Meeting on "high-Dimensional Data-Driven Science" (HD3-2017)

    Masayuki Ohzeki, Teppei Ikeya, Tatsu Kuwatani, Yoshinori Nakanishi-Ohno, Masamichi J. Miyama, Tomoyuki Obuchi

    Journal of Physics: Conference Series　1036　2018年6月27日

    DOI： 10.1088/1742-6596/1036/1/011001 　

    ISSN： 1742-6588

  3. 最大エントロピー法でいいの？―スパースモデリングの量子多体論への応用―

    大槻純也, 大関真之, 品岡寛, 吉見 一慶

    固体物理　53　(4)　173-188　2018年4月

  4. ニューラルネットワークによる様々な相転移の検出

    荒井俊太, 大関真之, 片岡駿, 田中和之

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　72　(2)　2017年

    ISSN： 2189-079X

  5. 招待講演 量子アニーリングが拓く機械学習と計算技術の新時代 (コンピュテーション) -- (文部科学大臣賞 若手科学者賞 受賞記念)

    大関 真之

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　116　(381)　15-22　2016年12月21日

    出版者・発行元： 電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

  6. Full-order fluctuation-dissipation relation for a class of nonequilibrium steady states

    Akihisa Ichiki, Masayuki Ohzeki

    PHYSICAL REVIEW E　91　(6)　2015年6月

    DOI： 10.1103/PhysRevE.91.062105 　

    ISSN： 2470-0045

    eISSN： 2470-0053

  7. 量子アニーリングが拓く新時代

    大関 真之

    システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集　59　4p　2015年5月20日

    出版者・発行元： システム制御情報学会

  8. L-1-Regularized Boltzmann Machine Learning Using Majorizer Minimization

    Masayuki Ohzeki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　84　(5)　2015年5月

    DOI： 10.7566/JPSJ.84.054801 　

    ISSN： 0031-9015

  9. Inverse Renormalization Group Transformation in Bayesian Image Segmentations

    Kazuyuki Tanaka, Shun Kataoka, Muneki Yasuda, Masayuki Ohzeki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　84　(4)　2015年4月

    DOI： 10.7566/JPSJ.84.045001 　

    ISSN： 0031-9015

  10. ボルツマン機械学習によるカンニング検出技術 : スパース解の任意性のない推定法 (情報論的学習理論と機械学習)

    大関 真之

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　114　(502)　1-8　2015年3月5日

    出版者・発行元： 電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    被験者の能力や設問の難易度の推定に利用できる項目応答理論.その基本的数理模型は、被験者間ないし問題間の相関を考慮することでボルツマン機械と類似の性質を持つ.この事実を利用することで"カンニング"の検出問題を定式化した.カンニングは、健全な試験環境では非常に稀であると期待されるため、カンニングの度合いを示すパラメータはスパース性を有することが期待できる.(いや強く期待したい.)本研究では、デシメーションアルゴリズムと呼ばれる貧欲法の一種を利用して、カンニングの検出を試みた.この手法はスパース性が非常に強い領域では、よく使われるL_1正則化に比べても良好な推定結果を与えるため、カンニングの検出技術として有力であると考えられる.数値計算による検証を交えながらそのデシメーションアルゴリズムについて紹介しよう.

  11. Statistical-Mechanical Analysis of Pre-training and Fine Tuning in Deep Learning

    Masayuki Ohzeki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　84　(3)　2015年3月

    DOI： 10.7566/JPSJ.84.034003 　

    ISSN： 0031-9015

  12. High-precision phase diagram of spin glasses from duality analysis with real-space renormalization and graph polynomials

    Masayuki Ohzeki, Jesper Lykke Jacobsen

    JOURNAL OF PHYSICS A-MATHEMATICAL AND THEORETICAL　48　(9)　2015年3月

    DOI： 10.1088/1751-8113/48/9/095001 　

    ISSN： 1751-8113

    eISSN： 1751-8121

  13. Detection of Cheating by Decimation Algorithm

    Shogo Yamanaka, Masayuki Ohzeki, Aurelien Decelle

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　84　(2)　2015年2月

    DOI： 10.7566/JPSJ.84.024801 　

    ISSN： 0031-9015

  14. Hysteretic transition of coarse-grained power grid model on small-world network

    Eiichi Sasaki, Masayuki Ohzeki, Yoshito Ohta

    2015年1月28日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    We study synchronous phenomena of a coarse-grained power grid model, the<br /> swing equation, on small-world networks. We show that its steady state, which<br /> stands for the normal operation of the power systems, can be realized even if<br /> the phases are disordered. In addition, we prove the linear stability of steady<br /> state with small-different phases between the adjacent oscillators. On the<br /> other hand, a trigger of instantaneous power failure, which is described by the<br /> hysteretic transition, might disappear on an appropriate small-world network.<br /> This result suggests that the small-world connection would potentially prevent<br /> the massive blackouts.

  15. 7pAR-3 スパース性を用いた金ナノクラスターの3次元構造の再構築(7pAR 情報統計力学1,ニューラルネットワーク,領域11(物性基礎論・統計力学・流体物理・応用数学・社会経済物理))

    中島 千尋, 大関 真之, Liu Pan, 平田 秋彦, 中村 壮伸

    日本物理学会講演概要集　69　(2)　123-123　2014年8月22日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  16. 29pAR-14 スモールワールドネットワーク上の発電機モデルの同期(29pAR 反応拡散系・振動子系,領域11(物性基礎論・統計力学・流体物理・応用数学・社会経済物理))

    佐々木 英一, 大関 真之, 太田 快人

    日本物理学会講演概要集　69　(1)　353-353　2014年3月5日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  17. 29pBD-7 詳細つりあいの破れと線形応答の形式(29pBD 非平衡定常系2(非平衡基礎論・分子機械含む),領域11(物性基礎論・統計力学・流体物理・応用数学・社会経済物理))

    一木 輝久, 大関 真之

    日本物理学会講演概要集　69　(1)　355-355　2014年3月5日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  18. まずは根を張れ,実るのはその後からだ(ラ・トッカータ)

    大関 真之

    日本物理學會誌　68　(9)　630-631　2013年9月5日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 0029-0181

  19. 28pKG-12 詳細つりあい条件の破れと緩和速度の関係(力学系とその周辺2・数値計算アルゴリズム,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    一木 輝久, 大関 真之

    日本物理学会講演概要集　68　(2)　294-294　2013年8月26日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  20. Variational Principle in Langevin Processes

    Yuki Sughiyama, Masayuki Ohzeki

    Interdisciplinary Information Sciences　19　93-99　2013年7月23日

    出版者・発行元： 東北大学

    DOI： 10.4036/iis.2013.93 　

    ISSN： 1340-9050

    詳細を見る 詳細を閉じる

    The recent work, Nemoto and Sasa [Phys. Rev. E, 83: 030105(R) (2011)], has<br /> shown that large deviations of the current characterizing a nonequilibrium<br /> system are obtained by observing the typical current for a modified system<br /> specified by a variational principle. In the present study, we will give a<br /> generalized version of the Nemoto-Sasa study by extracting a hidden<br /> mathematical structure from the fluctuation-response relation which is<br /> well-known in statistical mechanics. Here, the minimization of the<br /> Kullback-Leibler divergence plays an essential role.

  21. Langevin dynamics neglecting detailed balance condition

    Masayuki Ohzeki, Akihisa Ichiki

    2013年7月2日

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    An improved method for driving a system into a desired distribution, for<br /> example, the Gibbs-Boltzmann distribution, is proposed, which makes use of an<br /> artificial relaxation process. The standard techniques for achieving the<br /> Gibbs-Boltzmann distribution involve numerical simulations under the detailed<br /> balance condition. In contrast, in the present study we formulate the Langevin<br /> dynamics, for which the corresponding Fokker-Planck operator includes an<br /> asymmetric component violating the detailed balance condition. This leads to<br /> shifts in the eigenvalues and results in the acceleration of the relaxation<br /> toward the steady state. The numerical implementation demonstrates faster<br /> convergence and shorter correlation time, and the technique of biased event<br /> sampling, Nemoto-Sasa theory, further highlights the efficacy of our method.

  22. A challenge for critical point of spin glass in ground state

    Masayuki Ohzeki

    Interdisciplinary Information Sciences　19　65-71　2013年5月20日

    出版者・発行元： 東北大学

    DOI： 10.4036/iis.2013.65 　

    ISSN： 1340-9050

    詳細を見る 詳細を閉じる

    We show several calculations to identify the critical point in the ground<br /> state in random spin systems including spin glasses on the basis of the duality<br /> analysis. The duality analysis is a profound method to obtain the precise<br /> location of the critical point in finite temperature even for spin glasses. We<br /> propose a single equality for identifying the critical point in the ground<br /> state from several speculations. The equality can indeed give the exact<br /> location of the critical points for the bond-dilution Ising model on several<br /> lattices and provides insight on further analysis on the ground state in spin<br /> glasses.

  23. Belief propagation with multipoint correlations and its application to inverse problem 査読有り

    Masayuki Ohzeki

    ELC INTERNATIONAL MEETING ON INFERENCE, COMPUTATION, AND SPIN GLASSES (ICSG2013)　473　(1)　2013年

    DOI： 10.1088/1742-6596/473/1/012005 　

    ISSN： 1742-6588

  24. 19aAC-5 ランダム平面格子上のスピングラス模型の相境界(19aAC スピングラス・ランダムスピン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    大関 真之, 藤井 啓祐

    日本物理学会講演概要集　67　(2)　242-242　2012年8月24日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  25. Spin Glass: A Bridge between quantum computation and statistical mechanics

    Masayuki Ohzeki

    2012年4月13日

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    We show two fascinating topics lying between quantum information processing<br /> and statistical mechanics. First, we introduce an elaborated technique, the<br /> surface code, to prepare the particular quantum state with robustness against<br /> decoherence. Second, we show another interesting technique to employ quantum<br /> nature, quantum annealing. Through both of the topics, we would shed light on<br /> the birth of the interdisciplinary field between quantum mechanics and<br /> statistical mechanics.

  26. 25aBD-2 スピングラスの理論(25aBD 若手奨励賞,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    大関 真之

    日本物理学会講演概要集　67　(1)　314-314　2012年3月5日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  27. 量子アニーリング

    大関 真之, 西森 秀稔

    日本物理學會誌　66　(4)　252-258　2011年4月5日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 0029-0181

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    量子アニーリングというのは,量子揺らぎを巧みに利用して最適化問題を解くアルゴリズムである.量子力学を用いて最適化問題の解を与えるような情報処理を行うという意味では,量子計算のひとつの技法ともいえる.実験技術の進歩もあって,このような量子力学的な自由度を制御する研究が理論・実験両面で盛んになっている.量子アニーリングは,量子計算の中でも汎用性という意味において際だった特徴を持つ.量子アニーリングの今とこれからについて紹介していこう.

  28. 25aTE-5 スピングラス模型における磁場下での非平衡関係式(25aTE スピングラス・ランダムスピン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    勝田 仁之, 大関 真之, 西森 秀稔

    日本物理学会講演概要集　66　(1)　282-282　2011年3月3日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  29. 25aTE-4 非平衡関係式を用いたポピュレーション・アニーリング(25aTE スピングラス・ランダムスピン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    福島 孝治, 大関 真之

    日本物理学会講演概要集　66　(1)　281-281　2011年3月3日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  30. 28aTD-7 高次元干渉通信路とランダム磁場イジング模型の相転移現象(28aTD 情報統計力学,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    大関 真之, 田中 利幸

    日本物理学会講演概要集　66　(1)　342-342　2011年3月3日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  31. Nonequilibrium relations in spin glasses 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Hidetoshi Nishimori

    PHYSICA E-LOW-DIMENSIONAL SYSTEMS & NANOSTRUCTURES　43　(3)　782-785　2011年1月

    DOI： 10.1016/j.physe.2010.07.051 　

    ISSN： 1386-9477

  32. Zero-Temperature Complex Replica Zeros of ±J Ising Spin Glass on Mean-filed systems and Beyond 査読有り

    Tomoyuki Obuchi, Yoshiyuki Kabashima, Hidetoshi Nishimori, Masayuki Ohzeki

    43　(3)　786-789　2011年1月

    DOI： 10.1016/j.physe.2010.07.052 　

    ISSN： 1386-9477

  33. Jarzynski Equality for an Energy-Controlled System 査読有り

    Hitoshi Katsuda, Masayuki Ohzeki

    INTERNATIONAL SYMPOSIUM: NANOSCIENCE AND QUANTUM PHYSICS 2011 (NANOPHYS'11)　302　(1)　2011年

    DOI： 10.1088/1742-6596/302/1/012048 　

    ISSN： 1742-6588

  34. Nonequilibrium work performed in quantum annealing 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Hidetoshi Nishimori

    INTERNATIONAL SYMPOSIUM: NANOSCIENCE AND QUANTUM PHYSICS 2011 (NANOPHYS'11)　302　(1)　2011年

    DOI： 10.1088/1742-6596/302/1/012047 　

    ISSN： 1742-6588

  35. Quantum annealing with Jarzynski equality 査読有り

    Masayuki Ohzeki, Hidetoshi Nishimori

    COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS　182　(1)　257-259　2011年1月

    DOI： 10.1016/j.cpc.2010.07.008 　

    ISSN： 0010-4655

  36. 25pTD-4 磁気記録の読み出しと相転移(25pTD 情報統計力学,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    大関 真之, 田中 利幸

    日本物理学会講演概要集　65　(2)　281-281　2010年8月18日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  37. 23pTH-3 ゲージ対称性とJarzynski等式によるスピングラスの平衡・非平衡解析(23pTH スピングラス・ランダムスピン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    大関 真之, 西森 秀稔

    日本物理学会講演概要集　65　(2)　224-224　2010年8月18日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  38. 23pTH-4 横磁場Blume-Emery-Griffithsスピングラス模型の実空間繰り込み群による解析(23pTH スピングラス・ランダムスピン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    長内 淳樹, 大関 真之, 西森 秀稔

    日本物理学会講演概要集　65　(2)　224-224　2010年8月18日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  39. 23aEH-1 双対変換からみるランダムネスの有意性(23aEH スピングラス・ランダムスピン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    大関 真之, Katzgraber Helmut G., Bombin Hector, Martin Delgado Miguel Angel

    日本物理学会講演概要集　65　(1)　345-345　2010年3月1日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  40. Extending Jarzynski Equality to General Langevin System 査読有り

    Yuki Sughiyama, Masayuki Ohzeki

    2010年

    DOI： 10.1016/j.physe.2010.07.053 　

  41. 27aQF-1 双対変換によるスピングラス相転移点の解析(スピングラス,領域11,統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理)

    大関 真之, 西森 秀稔

    日本物理学会講演概要集　64　(2)　202-202　2009年8月18日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  42. 27aTJ-12 2次元q状態Pottsモデルのボンド希釈の相転移(27aTJ スピングラス,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    小村 幸浩, 岡部 豊, 大関 真之

    日本物理学会講演概要集　64　(1)　265-265　2009年3月3日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  43. 20aVC-11 双対変換によるランダム系の相境界(20aVC スピングラス,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    大関 真之, 西森 秀稔

    日本物理学会講演概要集　63　(2)　198-198　2008年8月25日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  44. 26pWF-9 階層格子における多重臨界点の正確な導出(スピングラス・ランダムスピン系,領域11,統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理)

    大関 真之, 西森 秀稔, Berker A.Nihat

    日本物理学会講演概要集　63　(1)　345-345　2008年2月29日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  45. 22aTJ-3 階層格子における多重臨界点(スピングラス・ランダムスピン系,領域11,統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理)

    大関 真之, 西森 秀稔, Berker A. N.

    日本物理学会講演概要集　62　(2)　274-274　2007年8月21日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  46. 18pWA-3 q=2での2体3体相互作用を持つPottsスピングラス模型の多重臨界点の集合(スピングラス,領域11,原子・分子,量子エレクトロニクス,放射線物理)

    大関 真之

    日本物理学会講演概要集　62　(1)　242-242　2007年2月28日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  47. 23aXD-3 3体相互作用を持つPotts Spin Glassの多重臨界点(23aXD スピングラス・ランダムスピン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    大関 真之, 西森 秀稔

    日本物理学会講演概要集　61　(2)　169-169　2006年8月18日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  48. 27pRD-3 三角格子±Jイジングモデルの多重臨界点(27pRD スピングラス・ランダムスピン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    西森 秀稔, 大関 真之

    日本物理学会講演概要集　61　(1)　261-261　2006年3月4日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  49. 21aXE-5 多体相互作用を持つPotts模型のエネルギーの厳密解(英語セッション及び古典スピン系・古典フラストレート系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    大関 真之, 西森 秀稔

    日本物理学会講演概要集　60　(2)　179-179　2005年8月19日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

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書籍等出版物 7

  1. 量子アニーリングの基礎

    西森 秀稔, 大関 真之

    共立出版　2018年5月

    ISBN: 9784320035386

  2. ベイズ推定入門 -モデル選択からベイズ的最適化まで-

    大関 真之

    オーム社　2018年2月

    ISBN: 9784274221392

  3. 先生、それって「量子」の仕業ですか?

    大関 真之

    小学館　2017年1月

    ISBN: 9784093885157

  4. 量子コンピュータが人工知能を加速する

    西森秀稔, 大関真之

    日経BP　2016年12月9日

    ISBN: 9784822251895

  5. 機械学習入門 ボルツマン機械学習から深層学習まで

    大関真之

    オーム社　2016年11月30日

    ISBN: 9784274219986

  6. Lectures on Quantum Computing, Thermodynamics and Statistical Physics

    Edited by Mikio, Nakahara and, Shu Tanaka

    World Scientific　2012年12月30日

  7. Simulated Annealing - Advances, Applications and Hybridizations

    Edited by, Marcos de, Sales Guerra Tsuzuki

    InTech　2012年8月29日

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講演・口頭発表等 35

  1. 多体グリーン関数の自然な疎表現と計算物理学への応用

    品岡 寛, 大槻 純也, 大関 真之, 吉見 一慶

    日本物理学会第73回年次大会　2018年3月25日

  2. 中性子散乱におけるスパースモデリングの応用

    世永 公輝, 林田 翔平, 大関 真之, 益田 隆嗣

    日本物理学会第73回年次大会　2018年3月25日

  3. 量子速度限界の古典対応物

    奥山 真佳, 大関 真之

    日本物理学会第73回年次大会　2018年3月23日

  4. 詳細つりあいを破ったMetropolis法の拡張

    一木 輝久, 大関 真之

    日本物理学会第73回年次大会　2018年3月22日

  5. Steady-state distributions of network of degenerate optical parametric oscillators 国際会議

    宮崎 涼二, 大関 真之

    Quantum Machine Learning & Biomimetic Quantum Technologies　2018年3月19日

  6. Statistical mechanical analysis of Hamiltonian estimation of Ising spin glass based on the framework of statistical query learning 国際会議

    高橋 茶子, 大関 真之, 岡田 俊太郎, 寺部 雅能, 田口 慎一郎

    Quantum Machine Learning & Biomimetic Quantum Technologies　2018年3月19日

  7. The application of D-wave 2000Q to detect quantum phase transition by deep neural network 国際会議

    荒井 俊太, 大関 真之, 田中 和之

    Quantum Machine Learning & Biomimetic Quantum Technologies　2018年3月19日

  8. Exponential Acceleration of Grover’s Search by Imaginary-Time Quantum Annealing 国際会議

    岡田 俊太郎, 大関 真之

    Quantum Machine Learning & Biomimetic Quantum Technologies　2018年3月19日

  9. 3D reconstruction of TEM-CT via D-Wave 国際会議

    観山 正道, 中島 千尋, 大関 真之

    Quantum Machine Learning & Biomimetic Quantum Technologies　2018年3月19日

  10. Quantum annealing for deep neural network 国際会議

    大関 真之, 岡田 俊太郎, 寺部 雅能, 田口 慎一郎

    Quantum Machine Learning & Biomimetic Quantum Technologies　2018年3月19日

  11. Sparse modeling - revolution on various measurements - 国際会議

    大関 真之

    2017 Bilateral Workshop between Tohoku University and National Tsing Hua University　2017年10月13日

  12. 量子アニーリングの高速化に向けた断熱定理の再考

    岡田俊太郎, 田中宗, 大関真之, 寺部雅能, 田口慎一郎

    日本物理学会2017年秋季大会　2017年9月24日

  13. スパースモデリングを活用した量子モンテカルロデータの 解析接続〜オープンソースソフトウェア紹介および利用事例の紹介

    吉見 一慶, 大槻 純也, 大関 真之, 品岡 寛

    日本物理学会2017年秋季大会　2017年9月24日

  14. 圧縮センシングによるイジング相互作用の推定

    高橋 茶子, 岡田 俊太郎, 寺部 雅能, 田口 慎一郎, 大関 真之, 田中 和之

    2017年9月22日

  15. エネルギーの観点から見た詳細つりあいを破る マルコフ連鎖モンテカルロ法

    一木 輝久, 大関 真之

    2017年9月21日

  16. Simulated annealingを用いた低ランク行列補完

    三上 譲治, 関 優也, 片岡 駿, 大関 真之, 田中 和之

    日本物理学会2017年秋季大会　2017年9月21日

  17. Sparse modeling for quantum Monte-Carlo simulation 国際会議 招待有り

    大関 真之

    International Meeting on “High-Dimensional Data-Driven Science” (HD3-2017)　2017年9月13日

  18. Quantum Annealing - a new paradigm for machine learning and computation 国際会議 招待有り

    大関 真之

    7th Summer School on Semiconductor/Superconducting Quantum Coherence Effect and Quantum Information　2017年8月28日

  19. Machine Learning: Introduction and Applications to Monitoring 国際会議 招待有り

    大関 真之

    2017 Asia-Pacific-Euro Summer School on Smart Structures Technology(APESS)　2017年7月27日

  20. Sparse modeling: a revolution on various measurements 国際会議 招待有り

    大関 真之

    Data Science Summer School　2017年7月10日

  21. Sparse modeling: how to solve the ill-posed problem 国際会議 招待有り

    大関 真之

    Machine Learning and Many-Body Physics　2017年7月4日

  22. 量子アニーリングが拓く機械学習と計算技術の新時代 招待有り

    大関 真之

    コンピュテーション研究会（COMP）　2016年12月21日

  23. Tutorial on Machine learning - toward deep learning from physics - 国際会議 招待有り

    大関 真之

    Fourth Workshop on Tensor Network States Algorithms and Applications　2016年12月13日

  24. Accelerated Langevin dynamics and its application to machine learning 国際会議 招待有り

    大関 真之

    Fourth Workshop on Tensor Network States Algorithms and Applications　2016年12月13日

  25. スパース正則化入門- 今さらL1ノルム？今こそL1ノルム！- 招待有り

    大関 真之

    第19回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2016)　2016年11月19日

  26. 量子アニーリングが拓く計算技術と機械学習の新時代 招待有り

    大関 真之

    量子システム推定の数理　2016年10月26日

  27. Statistical Mechanics of pre-training and fine tuning in deep learning 国際会議 招待有り

    大関 真之

    The 23rd International Conference on Neural Information Processing (ICONIP 2016)　2016年10月18日

  28. 深層学習vsスパースモデリング 招待有り

    大関 真之

    GPU Technology Conference Japan 2016　2016年10月5日

  29. 詳細釣り合いの破れを利用したXYマシンの緩和の加速

    一木輝久, 大関真之, 大木健太郎

    日本物理学会2016年秋季大会　2016年9月15日

  30. 量子アニーリングにおける負符号問題の解消と応用

    大関 真之

    日本物理学会2016年秋季大会　2016年9月15日

  31. 機械学習に現れる最適化問題と量子アニーリング 招待有り

    大関 真之

    日本物理学会2016年秋季大会　2016年9月15日

  32. 誰がカンニングを見たか〜大規模データの本質を抽出するスパース性〜 招待有り

    大関 真之

    第15回情報科学技術フォーラムFIT2016　2016年9月7日

  33. Avoiding negative sign problem in simulation of quantum annealing 国際会議

    大関 真之

    Adiabatic Quantum Computing Conference 2016 (AQC2016)　2016年6月29日

  34. Population annealing with gauge symmetry and its application

    Rejuvenating Concepts in Glass Physics　2012年3月30日

  35. Population annealing with gauge symmetry against critical slowing down

    East Asia Joint Symposia on Statistical Physics　2012年3月18日

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共同研究・競争的資金等の研究課題 13

  1. 連続時間量子フィードバック制御によるロバストな量子誤り訂正の開発

    津村 幸治, 大木 健太郎, 田中 冬彦, 大関 真之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：The University of Tokyo

    2023年4月1日 ～ 2026年3月31日

  2. 量子制御理論に基づく量子誤り訂正の理論・技術開発

    津村 幸治, 大木 健太郎, 田中 冬彦, 大関 真之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：The University of Tokyo

    2020年4月1日 ～ 2023年3月31日

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    研究目的を達成するため，本研究では次の4課題の解決を目指す．各課題の内容と2020年度の実施内容を以下で説明する． 課題１：量子誤り検出のためのオンライン状態トモグラフィ（担当：田中，大木，大関） 量子誤り訂正を行う場合に生じる状態トモグラフィの問題を解決するため，本研究では具体的な誤り訂正の量子系を想定し，実行できる操作・測定の条件を調べ，条件内で行えるオンライン状態トモグラフィの手法の構築を目指す．2020年度は，そのための基礎となる量子イジングモデルに対する平均場近似を用いた推定法，低次元近似されたカルマンフィルタ，観測量に制限のある推定問題についての結果を得た． 課題２：量子フィードバック制御の制御性能解析（担当：津村，大木） 量子系の場合の Maxwell の悪魔とフィードバック制御の性能限界に関する議論を通して，量子誤り訂正システムに対する量子フィードバック制御系の制御性能限界を与えることを目的とする．2020年度は問題の定式化と基礎理論開発を進めた． 課題３：連続時間量子系における冗長化と量子誤り訂正精度のトレードオフ解析（担当：大木，大関，津村） 連続時間量子系において情報の冗長化と誤り訂正のフィードバック制御の性能とのトレードオフを解明することを目的とする．2020年度は連続時間量子系において量子符号化と復号化が一貫して可能であることを解明した． 課題４：実機の不均一さを克服する論理ビット構成の機械学習的アプローチ（担当：大関，田中） 情報の冗長化を実機で実現する場合，量子ビットが雑音に敏感であり，実機ごとの雑音やモデル化誤差の影響は大きくなる．そこで各量子計算機の持つ特性をデータから学習することにより，各実機にチューニングされた優れた論理ビットの構成法を自動化することを目指す．2020年度はその準備として実機による最適化問題の求解を実施し，その特性を解析した．

  3. 量子アニーリングが拓く高性能マテリアルインフォマティクス基盤の新展開

    小林 広明, 撫佐 昭裕, 阿部 圭晃, 岡部 朋永, 佐藤 雅之, 小松 一彦, 大関 真之, 菊川 豪太, 觀山 正道

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2019年4月1日 ～ 2023年3月31日

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    架橋高分子材料における架橋ネットワーク構造形成のシミュレーションの高速化では，分子動力学シミュレーションと連携する形で粗視化粒子スケールのシミュレーションであるDPD（散逸粒子動力学）法を実装した．また，全原子スケールと同様の反応モデルを組み込み，粗視化レベルでの硬化計算を実現した．さらに，DPDシミュレーションによって得られた構造に対し，全原子スケールの構造テンプレートを貼り付けるリバースマッピング手法を開発した．その結果，全原子シミュレーションに対してコンシステントな構造・物性予測と硬化計算の大幅な速度向上を実現した． 高次精度非構造ソルバーを用いた非定常圧縮性流体マクロ解析の大規模実行については，オープンソース（PyFR）のSX-Aurora TSUBASAにおける実装と高速化について研究開発を進めた．その結果，これまで部分的にのみベクトル化が行われていた流束計算のためカーネル（tflux/intcflux）対して，配列の初期化やループ構造の見直しにより完全なベクトル化を達成することが出来た． 分子動力学シミュレーション（Peachgk_md）の高速化については，ベクトル化阻害要因であったリストベクトルにおいて，止まり木法を用いることによってベクトル化が可能であることを明らかにし，Peachgk_mdに止まり木法を実装することによってベクトル化率を98.8％まで向上させ，その結果，演算性能が6.5倍に向上した． アニーリングマシンと高性能計算システムの連携によるクラスタリング手法の開発では、クラスタリング条件を定義する制約項をQUBOとは別に定義するアニーリングベースのクラスタリングを量子アニーリングマシンやデジタルアニーリングマシンで行い、QUBO生成などの前処理および、データ集計の後処理などに従来の高性能計算システムを活用する手法を開発した。

  4. 材料観察画像からの機能推定

    一木 輝久, 大関 真之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究機関：Nagoya University

    2017年6月30日 ～ 2022年3月31日

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    機械学習を高機能材料の開発に利用することがマテリアルズ・インフォマティクスの主眼であるが、安全な材料開発のためには、予測された材料の機能を人間が理解できる形で説明する必要がある．そこで本研究では、物質の構造と機能という、材料科学における人間の理解の本質をなす二要素の間の関係を明らかすべく研究を行い、物質の3次元構造や、分子式によって示唆される物質の構造が、確かにその材料が示す物性値の予想に利用できることを示した．また、機械学習は一般に最適化問題として理解できるが、その計算時間と計算精度のトレードオフ関係を明らかにした．これによってより効率的な機械学習アルゴリズムが構築できるものと期待される．

  5. 量子統計的機械学習システム設計理論の創出とその実践

    田中 和之, 安田 宗樹, 片岡 駿, 大関 真之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2018年4月1日 ～ 2021年3月31日

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    確率伝搬法による確率的グラフィカルモデルの教師あり学習の定式化を一般化された密度行列の教師あり学習への拡張を，量子力学的に拡張されたクラスター変分法の立場から定式化した.さらに従来の潜在変数を伴う確率的グラフィカルモデルによる統計的機械学習理論の量子力学的拡張による再定式化を行い，英文書籍のBook Chapter (https://doi.org/10.1007/978-981-16-4095-7_10)として公開した．さらに，画像生成などの応用例において低次元状態ベクトルの範囲での量子統計的機械学習システムの範囲で良好な性能が期待できることを示すことができたことが主な成果である．

  6. 高次元データの次元圧縮によって実現する磁性と超伝導の第一原理計算

    大槻 純也, 吉見 一慶, 野村 悠祐, 品岡 寛, 大関 真之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Okayama University

    2018年4月1日 ～ 2021年3月31日

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    強相関電子系化合物では、多数の電子がクーロン斥力によって強く相互作用しあうことで、磁性や超伝導などの実用的に有用な様々な機能物性が発現する。それらの物性を理解する上で、外場への応答を表す感受率が重要な役割を果たす。しかし、現実の強相関化合物に対する感受率の計算は、数値計算の難しさのために実現していない。本研究では、データ科学的な方法論を応用することで、強相関化合物の感受率計算の実現に向けた多くの進展を得た。

  7. 詳細釣り合いの破れが生み出す革新的機械学習アルゴリズム

    大関 真之, 一木 輝久

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2016年4月1日 ～ 2019年3月31日

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    詳細釣り合いを破ると、定常状態への収束が加速するという事実を踏まえて、古典確率過程を利用する機械学習の分野における画期的なアルゴリズムを開発するのが本研究課題である。 2016年のPhysical Review E 93 (2016) 012129を皮切りに、物理的な過程として詳細釣り合いの破れが果たす役割を理解して、古典確率過程を超えて、量子確率過程に踏み込み、多様なアルゴリズム創出を目指した。Scientific Reports, (2017) 41186やScientific reports, 8 (2018) 9950では量子ゆらぎを活用した機械学習アルゴリズムの実証実験を行った。

  8. 量子制御技術のための制御・量子・情報理論の融合

    津村 幸治, 大木 健太郎, 田中 冬彦, 大関 真之, 原 辰次, 太田 快人

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：The University of Tokyo

    2016年4月1日 ～ 2019年3月31日

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    本研究では量子フィードバック(FB)制御理論，量子力学系の推定，量子計算理論の各分野を融合し，制御理論・量子力学・情報理論の3分野にまたがる有用な理論の確立をめざした．具体的には，(I:制御) 実現性のある光学キャビティの量子FB制御，局所的観測と操作による大規模量子系のFB制御，通信量制約下の熱力学系のFB制御，(II:量子推定) 量子スムージング，実現性を考慮した射影測定の選択，ゲーム理論的考えに基づく量子状態無情報事前分布の推定，(III:量子計算理論) 量子アニーリングの新たなアルゴリズムの手法およびFB制御による性能向上，確定的量子アニーリングEMアルゴリズムの提案，等の結果を得た．

  9. 圧縮センシングにもとづくスパースモデリングへのアプローチ

    田中 利幸, 池田 思朗, 大関 真之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究機関：Kyoto University

    2013年6月28日 ～ 2018年3月31日

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    医学班や天文班などと協力して，圧縮センシングを活用して，MRIや超長基線電波干渉計において少数の観測データから画像を再構成する方法を開発した．MR分光画像法(MRSI)によってマウスに注入されたブドウ糖の代謝の時空間ダイナミクスを非侵襲的に可視化した研究成果の事例では，注入されたブドウ糖が体内に広がり，腫瘍組織で嫌気的に代謝され乳酸が産生されていく様子を見ることができる．圧縮センシングを使わない撮像法では一枚の画像の観測にも数時間を要し，時空間ダイナミクスの計測は不可能であるが，提案手法では間引き観測により体内の生化学反応の時空間ダイナミクスを非侵襲的に可視化できることを示した．

  10. 量子アニーリングが拓く機械学習と計算技術の新時代 競争的資金

    大関 真之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    2015年 ～ 2018年

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    基盤研究Bの課題としてあげた「素因数分解と計算量の関係」と「量子アニーリングの非自明な量子揺らぎの利用」について、２つの成果を上げることができた。まず前者については、素因数分解においてエネルギーとエントロピーの構造を解析することにより、自由エネルギー形状が明らかとなった。 後者の結果については、全く予想もしていない大きな進展であり、いわゆる量子モンテカルロ法でシミュレートできないとされる非擬似古典確率的な系であっても、適応的な横磁場を用いることで量子モンテカルロ法を実行することができることがわかった。

  11. 素因数分解問題の統計力学的研究

    中島 千尋, 大関 真之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2014年4月1日 ～ 2017年3月31日

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    素因数分解の統計力学模型の定式化を行い、その性質を調べた。2つの巨視的変数、エネルギーと正解からのハミング距離についての状態密度の解析から、モンテカルロ法やシミュレーテッドアニーリングにおいてサンプルされるエネルギーの領域の2回にわたる劇的な変化と、それぞれに関連する特徴的な振る舞いを見出した。ひとつは特殊な1次相転移であり、通常の1次転移と2次転移との中間的な性質を持つ。もうひとつは状態密度が凸な向きに尖った形状である。

  12. 非平衡関係式を駆使した最適化と制御の情報統計力学 競争的資金

    大関 真之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関：Kyoto University

    2012年 ～ 2015年

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    今年度は非平衡統計力学の知見を確率過程におけるアルゴリズムへの応用を目指して、解析的研究に終止した．特に詳細釣り合いの破れという平衡と非平衡の境目について重点的に調査を行った．マルコフ連鎖モンテカルロ法と呼ばれる汎用的確率過程のアルゴリズムでは、元来詳細釣り合いを課した条件のもとで計算が行われてきた．しかしそれにこだわる必要性は数理的観点から否定されている．諏訪・藤堂は詳細釣り合いを破ることで、棄却率を０とする画期的手法を開発した．そこで詳細釣り合いを破ることでどのようにしてアルゴリズムの性能がよくなったのか、加速の起源はなんであるかを追求することを目指した．詳細釣り合いの破れを引き起こすことで、確率過程のルールを決める遷移行列の性質がかわることで、ダイナミクスを支配する固有値の変化が見られる．その固有値の変化の仕方が、非対称な行列を用いることで必ずアルゴリズムの加速を引き起こす方向に変化することを見いだした．またこの非対称な行列の導入により、非平衡定常状態特有の維持熱の発生を見ることが出来た．この２つの大きな発見が今年度の主要な研究実績を言える．また平衡状態への緩和過程におけるダイナミクスの大偏差関数について、空間的に全結合をしているような系でその構造を明らかにした．これは平衡統計力学の平均場近似の、ダイナミクス版となっており、準安定状態の出現に際して、ダイナミクスがどのように凍結するかなどの基本的性質を捉えている基本的な形式を与える非常に重要な知見を得たこととなる．

  13. 繰りこみ群と双対変換による多重臨界点の正確な位置の予言 競争的資金

    大関 真之

    提供機関：Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research(若手研究(B))

    研究種目：若手研究(B)

    研究機関：東京工業大学->京都大学

    2008年 ～ 2012年

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    統計力学の一手法である,双対変換と繰りこみ群を合わせた手法を,古典情報,量子情報の両面と関連したスピングラス模型の特殊な相転移点、多重臨界点周辺で展開させる.物理学の観点から情報理論の根幹を見直す事に通じている.(1)多重臨界点の正確な導出法の確立(2)量子情報の誤り訂正限界との関係(3)分配関数の対称性を利用した解析以上の三点を中心に解析的な研究を行ってきたが、最終年度までに予想を大幅に超える成果を得ることが出来た.(1)多重臨界点の正確な導出法の確立(2)量子情報の誤り訂正限界との関係(3)分配関数の対称性を利用した解析以上の三点を中心に解析的な研究を行ってきたが、最終年度までに予想を大幅に超える成果を得ることが出来た.

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