東北大学研究者紹介

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マツエダ　ヒロアキ

松枝　宏明

Hiroaki Matsueda

所属

大学院工学研究科　応用物理学専攻　応用物性物理学講座（量子情報物理学分野）

職名

教授

学位

博士（工学）（東北大学）

researchmap

https://researchmap.jp/matsueda

J-GLOBAL ID

201601003830838514

経歴 7

2020年4月～継続中

東北大学　大学院工学研究科応用物理学専攻　教授
2015年2月～ 2020年3月

仙台高等専門学校広瀬キャンパス　情報電子システム工学専攻　教授
2009年4月～ 2015年1月

仙台高等専門学校広瀬キャンパス　情報電子システム工学専攻　准教授
2007年3月～ 2009年3月

仙台電波工業高等専門学校　総合科学系　助教
2005年11月～ 2007年3月

東北大学大学院　理学研究科物理学専攻　助手
2005年1月～ 2005年10月

東北大学金属材料研究所　機関研究員
2003年4月～ 2004年12月

東北大学金属材料研究所　産学官連携研究員

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委員歴 2

日本物理学会　領域11運営委員

2013年4月～ 2014年3月
日本物理学会　領域8運営委員

2010年5月～ 2011年4月

所属学協会 3

高温超伝導フォーラム
アメリカ物理学会
日本物理学会

研究キーワード 16

光誘起相転移
スピン電荷分離
Bethe仮説法
情報幾何学
量子情報理論
複合励起演算子法
強相関電子系
大規模並列計算
密度行列くりこみ群
画像処理
量子重力
共形場理論
特異値分解
テンソルネットワーク変分法
ホログラフィーくりこみ群
エンタングルメント

研究分野 2

自然科学一般 / 磁性、超伝導、強相関系 /
自然科学一般 / 数理物理、物性基礎 /

受賞 1

研究奨励賞

2015年　石田記念財団

論文 28

Spectral Properties of Composite Excitations in the t-J Model 査読有り

Takashi Otaki, Yuta Yahagi, Hiroaki Matsueda

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　86　(8)　2017年8月

DOI： 10.7566/JPSJ.86.084709 　

ISSN：0031-9015
Inverse Mellin Transformation of Continuous Singular Value Decomposition: A Route to Holographic Renormalization 査読有り

Hiroaki Matsueda

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　85　(11)　114001(1)-114001(6)　2016年11月

DOI： 10.7566/JPSJ.85.114001 　

ISSN：0031-9015
Comment on "Snapshot Spectrum and Critical Phenomenon for Two-Dimensional Classical Spin Systems" [J. Phys. Soc. Jpn. 83, 114002 (2014)] 査読有り

Hiroaki Matsueda, Ching Hua Lee, Yoichiro Hashizume

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　85　(8)　086001(1)-086001(1)　2016年8月

DOI： 10.7566/JPSJ.85.086001 　

ISSN：0031-9015
Photoinduced Phase Transition in Charge Order Systems-Charge Frustration and Interplay with Lattice 査読有り

Hiroshi Hashimoto, Hiroaki Matsueda, Hitoshi Seo, Sumio Ishihara

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　84　(11)　113702　2015年11月

DOI： 10.7566/JPSJ.84.113702 　

ISSN：0031-9015
Proper encoding for snapshot-entropy scaling in two-dimensional classical spin models 査読有り

Hiroaki Matsueda, Dai Ozaki

PHYSICAL REVIEW E　92　(4)　042167(1)-042167(10)　2015年10月

DOI： 10.1103/PhysRevE.92.042167 　

ISSN：1539-3755

eISSN：1550-2376
Exact Mapping from Singular Value Spectrum of a Class of Fractal Images to Entanglement Spectrum of One-Dimensional Free Fermions 査読有り

Hiroaki Matsueda, Ching Hua Lee

PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE OF NUMERICAL ANALYSIS AND APPLIED MATHEMATICS 2014 (ICNAAM-2014)　1648　2015年

DOI： 10.1063/1.4912481 　

ISSN：0094-243X
Exact Mapping from Singular-Value Spectrum of Fractal Images to Entanglement Spectrum of One-Dimensional Quantum Systems 査読有り

Ching Hua Lee, Yuki Yamada, Tatsuya Kumamoto, Hiroaki Matsueda

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　84　(1)　013001　2015年1月

DOI： 10.7566/JPSJ.84.013001 　

ISSN：0031-9015
Photo-Induced Dynamics in Charge-Frustrated Systems 査読有り

Hiroshi Hashimoto, Hiroaki Matsueda, Hitoshi Seo, Sumio Ishihara

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　83　(12)　123703　2014年12月

DOI： 10.7566/JPSJ.83.123703 　

ISSN：0031-9015
Tensor network and a black hole 査読有り

Hiroaki Matsueda, Masafumi Ishihara, Yoichiro Hashizume

PHYSICAL REVIEW D　87　(6)　066002　2013年3月

DOI： 10.1103/PhysRevD.87.066002 　

ISSN：1550-7998

eISSN：1550-2368
Photoinduced spin-order destructions in one-dimensional extended Hubbard model 査読有り

Hantao Lu, Shigetoshi Sota, Hiroaki Matsueda, Janez Bonca, Takami Tohyama

24TH IUPAP CONFERENCE ON COMPUTATIONAL PHYSICS (IUPAP-CCP 2012)　454　012079(1)-012079(7)　2013年

DOI： 10.1088/1742-6596/454/1/012079 　

ISSN：1742-6588

eISSN：1742-6596
Enhanced Charge Order in a Photoexcited One-Dimensional Strongly Correlated System 査読有り

Hantao Lu, Shigetoshi Sota, Hiroaki Matsueda, Janez Bonca, Takami Tohyama

PHYSICAL REVIEW LETTERS　109　(19)　197401　2012年11月

DOI： 10.1103/PhysRevLett.109.197401 　

ISSN：0031-9007

eISSN：1079-7114
Tensor Network and Black Hole 査読有り

Hiroaki Matsueda, Masafumi Ishihara, Yoichiro Hashizume

Physical Review D - Particles, Fields, Gravitation and Cosmology　87　(6)　2012年8月1日

DOI： 10.1103/PhysRevD.87.066002 　

ISSN：1550-7998 1550-2368
Holographic entanglement entropy in Suzuki-Trotter decomposition of spin systems 査読有り

Hiroaki Matsueda

PHYSICAL REVIEW E　85　(3)　031101(1)-031101(12)　2012年3月

DOI： 10.1103/PhysRevE.85.031101 　

ISSN：1539-3755

eISSN：1550-2376
APPLICATION OF DENSITY MATRIX RENORMALIZATION GROUP METHOD TO PHOTOINDUCED PHENOMENA IN STRONGLY CORRELATED ELECTRON SYSTEMS

Hiroaki Matsueda

FRONTIERS IN QUANTUM INFORMATION RESEARCH: DECOHERENCE, ENTANGLEMENT, ENTROPY, MPS AND DMRG　4　227-264　2012年

ISSN：1793-7299
Relaxation Dynamics of Photocarriers in One-Dimensional Mott Insulators Coupled to Phonons 査読有り

Hiroaki Matsueda, Shigetoshi Sota, Takami Tohyama, Sadamichi Maekawa

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　81　(1)　013701　2012年1月

DOI： 10.1143/JPSJ.81.013701 　

ISSN：0031-9015
Transient spectra of photo-excited states in double exchange model 査読有り

Yu Kanamori, Hiroaki Matsueda, Sumio Ishihara

LXIII YAMADA CONFERENCE ON PHOTO-INDUCED PHASE TRANSITION AND COOPERATIVE PHENOMENA (PIPT3)　148　2009年

DOI： 10.1088/1742-6596/148/1/012060 　

ISSN：1742-6588
Enhancement of phonon effects in photoexcited states of one-dimensional Mott insulators 査読有り

Hiroaki Matsueda, Akihiro Ando, Takami Tohyama, Sadamichi Maekawa

PHYSICAL REVIEW B　77　(19)　193112(1)-193112(4)　2008年5月

DOI： 10.1103/PhysRevB.77.193112 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Enhancement of phonon effects in photoexcited states of one-dimensional Mott insulators 査読有り

Hiroaki Matsueda, Akihiro Ando, Takami Tohyama, Sadamichi Maekawa

Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics　77　(19)　2008年2月27日

DOI： 10.1103/PhysRevB.77.193112 　

ISSN：1098-0121 1550-235X
Effect of Electron-Phonon Interaction on Optical Properties in One-Dimensional Mott Insulators 査読有り

Takami Tohyama, Hiroaki Matsueda

PROGRESS OF THEORETICAL PHYSICS SUPPLEMENT　(176)　165-181　2008年

ISSN：0375-9687
Photoinduced charge and spin dynamics in strongly correlated electron systems 査読有り

Hiroaki Matsueda, Sumio Ishihara

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　76　(8)　083703　2007年8月

DOI： 10.1143/JPSJ.76.083703 　

ISSN：0031-9015
Anomalous temperature dependence of the single-particle spectrum in the organic conductor TTF-TCNQ 査読有り

N. Bulut, H. Matsueda, T. Tohyama, S. Maekawa

PHYSICAL REVIEW B　74　(11)　2006年9月

DOI： 10.1103/PhysRevB.74.113106 　

ISSN：1098-0121
Electron-phonon coupling and spin-charge separation in one-dimensional Mott insulators 査読有り

H. Matsueda, T. Tohyama, S. Maekawa

Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics　74　(24)　2006年

DOI： 10.1103/PhysRevB.74.241103 　

ISSN：1098-0121 1550-235X
Electron-phonon coupling and spin-charge separation in one-dimensional Mott insulators 査読有り

Hiroaki Matsueda, Takami Tohyama, Sadamichi Maekawa

PHYSICAL REVIEW B　74　(24)　241103(R)(1)-241103(R)(4)　2005年11月3日

DOI： 10.1103/PhysRevB.74.241103 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Temperature dependence of spinon and holon excitations in one-dimensional Mott insulators 査読有り

Hiroaki Matsueda, Nejat Bulut, Takami Tohyama, Sadamichi Maekawa

PHYSICAL REVIEW B　72　(7)　075136(1)-075136(7)　2005年5月27日

DOI： 10.1103/PhysRevB.72.075136 　

ISSN：1098-0121
Excitonic effect on the optical response in the one-dimensional two-band Hubbard model 査読有り

H Matsueda, T Tohyama, S Maekawa

PHYSICAL REVIEW B　71　(15)　2005年4月

DOI： 10.1103/PhysRevB.71.153106 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969
Excitonic effect on the optical response in the one-dimensional two-band Hubbard model 査読有り

H. Matsueda, T. Tohyama, S. Maekawa

Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics　71　(15)　2005年

DOI： 10.1103/PhysRevB.71.153106 　

ISSN：1098-0121 1550-235X
Dynamical density matrix renormalization group study of photoexcited states in one-dimensional Mott insulators 査読有り

H. Matsueda, T. Tohyama, S. Maekawa

Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics　70　(3)　1-33102　2004年7月

DOI： 10.1103/PhysRevB.70.033102 　

ISSN：0163-1829
Dynamical density matrix renormalization group study of photoexcited states in one-dimensional Mott insulators 査読有り

H Matsueda, T Tohyama, S Maekawa

PHYSICAL REVIEW B　70　(3)　2004年7月

DOI： 10.1103/PhysRevB.70.033102 　

ISSN：2469-9950

eISSN：2469-9969

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MISC 41

Quantum Singular Value Decomposition of Correlation Matrix and Holography in One-Dimensional Heisenberg Model

Kohei Ohgane, Tatsuya Kumamoto, Hiroaki Matsueda

2020年11月30日

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We present singular value decomposition of spin correlation matrix defined from the ground state of one-dimensional antiferromagnetic quantum Heisenberg model. We find that the decomposition creates a data set that coinsides with various domain excitations from classical antiferromagnetic state. We determine the scaling relation for the singular value as a function of the domain size. The nature of the singular value decomposition is thus to reconstruct all possible information about appropriate basis and corresponding weight of the ground-state wavefunction. We discuss implication of the present results in terms of the previous snapshot analysis for classical ferromagnetic spin models and various holographic issues.
Dynamics of photoinduced phonon entanglement generation between remote electron-phonon systems

Kunio Ishida, Hiroaki Matsueda

2020年5月29日

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The generation of phonon entanglement between photoirradiated remote systems is numerically studied. Analysis by the quantum mutual information reveals that laser pulse irradiation induces phonon entanglement with a certain incubation period, which is determined by the creation time of phonons. This behavior is consistent with the motion of composite modes of the system, which are derived from the Heisenberg equation of motion for the amplitude operator of the Stokes light. These results show that the dynamics of the phonon entanglement can be observed by time-resolved spectroscopy.
Image-processing the topological charge density in the CPN-1 model

Yuya Abe, Kenji Fukushima, Yoshimasa Hidaka, Hiroaki Matsueda, Koichi Murase, Shoichi Sasaki

PROGRESS OF THEORETICAL AND EXPERIMENTAL PHYSICS　2020　(1)　2020年1月

DOI： 10.1093/ptep/ptz134 　

ISSN： 2050-3911
Banados-Teitelboim-Zanelli Black Hole in the Information Geometry

Hiroaki Matsueda, Tatsuo Suzuki

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　86　(10)　2017年10月

DOI： 10.7566/JPSJ.86.104001 　

ISSN： 0031-9015
Singular-Value-Decomposition Analysis of Associative Memory in a Neural Network

Tatsuya Kumamoto, Mao Suzuki, Hiroaki Matsueda

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　86　(2)　2017年2月

DOI： 10.7566/JPSJ.86.024005 　

ISSN： 0031-9015
Random-fractal Ansatz for the configurations of two-dimensional critical systems

Ching Hua Lee, Dai Ozaki, Hiroaki Matsueda

PHYSICAL REVIEW E　94　(6)　2016年12月

DOI： 10.1103/PhysRevE.94.062144 　

ISSN： 2470-0045

eISSN： 2470-0053
Analytic Optimization of a MERA network and its Relevance to Quantum Integrability and Wavelet

Hiroaki Matsueda

2016年8月7日

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I present an example of how to analytically optimize a multiscale entanglement renormalization ansatz for a finite antiferromagnetic Heisenberg chain. For this purpose, a quantum-circuit representation is taken into account, and we construct the exactly entangled ground state so that a trivial IR state is modified sequentially by operating separated entangler layers (monodromy operators) at each scale. The circuit representation allows us to make a simple understanding of close relationship between the entanglement renormalization and quantum integrability. We find that the entangler should match with the $R$-matrix, not a simple unitary, and also find that the optimization leads to the mapping between the Bethe roots and the Daubechies wavelet coefficients.
Comment on "Low-Temperature Magnetic Properties of the Kondo Lattice Model in One Dimension"

Hiroaki Matsueda

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　84　(4)　2015年9月23日

DOI： 10.7566/JPSJ.84.044702 　

ISSN： 0031-9015
Hessian potential for Fefferman-Graham metric

Hiroaki Matsueda

2015年8月26日

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The Fefferman-Graham metric is frequently used for derivation of the first law of the entanglement thermodynamics. On ther other hand, the entanglement thermodynamics is well formulated by the Hessian geometry. The aim of this work is to relate them with each other by finding the corresponding Hessian potential. We find that the deformation of the bulk Hessian potential for the pure AdS spacetime behaves as a source potential of the boundary Fisher metric, and the deformation coincides with the Fefferman-Graham metric. A peculiar feature different from related works is that we need not to use the Ryu-Takayanagi formula for the above derivation. The canonical parameter space in the Hessian geometry is a kind of the model parameter space, rather than the real classical spacetime in the usual setup of the AdS/CFT correspondence. However, the underlying mathematical structure is the same as that of the AdS/CFT correspondence. This suggests the presence of more global class of holographic transformation.
Correspondence between causality in flat Minkowski spacetime and entanglement in thermofield-double state: Hessian-geometrical study

Hiroaki Matsueda

2015年8月19日

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We examine the Hessian potential that derives the flat Minkowski spacetime in $(1+1)$-dimension. The entanglement thermodynamics by the Hessian geometry enables us to obtain the entanglement entropy of a corresponding quantum state by means of holography. We find that the positivity of the entropy leads to the presence of past and future causal cones in the Minkowski spacetime. We also find that the quantum state is equivalent to the thermofield-double state, and then the entropy is proportional to the temperature. The proportionality is consistent with previous holographic works. The present Hessian geometrical approach captures that the causality in the classical side is converted into quantum entanglement inherent in the thermofield dynamics.
Hessian geometry and entanglement thermodynamics

Hiroaki Matsueda

2015年8月11日

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We reconstruct entanglement thermodynamics by means of Hessian geometry, since this method exactly generalizes thermodynamics into much wider exponential family cases including quantum entanglement. Starting with the correct first law of entanglement thermodynamics, we derive that a proper choice of the Hessian potential leads to both of the entanglement entropy scaling for quantum critical systems and hyperbolic metric (or AdS space with imaginary time). We also derive geometric representation of the entanglement entropy in which the entropy is described as integration of local conserved current of information flowing across an entangling surface. We find that the entangling surface is equivalent to the domain boundary of the Hessian potential. This feature originates in a special property of critical systems in which we can identify the entanglement entropy with the Hessian potential after the second derivative by the canonical parameters, and this identification guarantees violation of extensive nature of the entropy.
Exact-Diagonalization Analysis of Composite Excitations in the t-J Model

Takashi Otaki, Yuta Yahagi, Hiroaki Matsueda

2015年3月28日

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We examine spectral properties of doped holes dressed with surrounding spin cloud in the t-J model. These composite-hole excitations well characterize prominent band structures in the angle-resolved photoemission spectrum. In one-dimensional (1D) case at half-filling, we identify the composite operators that separately pick up the spinon and holon branches, respectively. After hole doping, we find that the composite hole excitations with string-like spins tend to be localized at k=\pi/2 in the momentum space. This means that such composite excitations should be actual electronic excitations, since the spinon and holon branches merge together at this momentum. In 2D case, we find that the composite excitations with more non-local spin fluctuation have stronger intensity near the Fermi level. The composite band structure along diagonal (0,0)-(\pi,\pi) direction in 2D has some similarity to that in 1D, and such non-local spin fluctuation plays an important role on the formation of the pseudogap in high-Tc cuprates.
BTZ Black Hole in Fisher Information Spacetime

Hiroaki Matsueda

2014年9月13日

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We examine whether we can make a black hole in Fisher information spacetime and what kind of quantum states produce the black hole solution in terms of the anti-de Sitter spacetime/conformal field theory correspondence. Here we focus on the Banados-Teitelboim-Zanelli black hole. There exists a mathematical representation of entanglement spectra that define the Fisher geometry as the black hole spacetime. We find that this representation is quite similar to the entanglement spectra in a conformal field theory at finite temperature except for minor corrections, and then the inverse temperature corresponds to the position of the event horizon in the Poincare coordinate.
Geodesic Distance in Fisher Information Space and Holographic Entropy Formula

Hiroaki Matsueda

2014年8月28日

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In this short note, we examine geodesic distance in Fisher information space in which the metric is defined by the entanglement entropy in CFT_(1+1). It is obvious in this case that the geodesic distance at a constant time is a function of the entropy data embedded into the information space. In a special case, the geodesic equation can be solved analytically, and we find that the distance agrees well with the Ryu-Takayanagi formula. Then, we can understand how the distance looks at the embeded quantum information. The result suggests that the Fisher metric is an efficient tool for constructing the holographic spacetime.
Geometry and Dynamics of Emergent Spacetime from Entanglement Spectrum

Hiroaki Matsueda

2014年8月24日

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We examine geometry and dynamics of classical spacetime derived from entanglement spectrum. The spacetime is a kind of canonical parameter space defined by the Fisher information metric. As a concrete example, we focus on the spectrum for free fermions in spatially one dimension. The spectrum has exponential family form like thermal probability distribution owing to mixed-state feature emerging from truncation of environmental degrees of freedom. In this case, the Fisher metric is given by the second derivative of the Hessian potential that can be identified with the entanglement entropy. We emphasize that the canonical parameters are nontrivial functions of partial system size by the truncation, filling fraction of fermions, and time. Then, the precise determination of this nontrivial mapping is necessary to derive the functional form of the Hessian potential that leads to correct entanglement entropy scaling. By this potential, we find that the emergent geometry becomes anti-de Sitter spacetime with imaginary time, and a radial axis as well as spacetime coordinates appears spontaneously. We also find that the information of the UV limit of the original free fermions lives in the boundary of the anti-de Sitter spacetime. These findings strongly suggest that the Hessian potential for free fermions has enough geometrical meaning associated with gauge-gravity correspondence. Furthermore, some deformation of the spectrum near the conformal fixed point is mapped onto spacetime dynamics. The fluctuation of the entanglement entropy embedded into the spacetime behaves like free scaler field, and the dynamics is described by the Einstein equation with a negative cosmological constant. Therefore, the Einstein equation can be regarded as the equation of original quantum state.
Information Geometry for Husimi-Temperley Model

Yoichiro Hashizume, Hiroaki Matsueda

2014年7月10日

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We examine phase transition of the Husimi-Temperley model in terms of information geometry. For this purpose, we introduce the Fisher metric defined by the density matrix of the model. We find that the metric becomes hyperbolic at the critical point with respect to the energy scale. Then, the metric is invariant under the scale transformation. We also find that the equation of states is naturally derived from a necessary condition for the entropy operator that is a building block of the metric. Based on these findings, we conclude that the geometric quantities clearly detect the phase transition of the model.
Entropy of Factorized Snapshot Data for Two-Dimensional Classical Spin Models

Hiroaki Matsueda, Dai Ozaki

2014年5月12日

DOI： 10.1103/PhysRevE.92.042167 　

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We reexamine the snapshot entropy of the Ising and three-states Potts models on the LxL square lattice. Focusing on the factorization of the snapshot matrix, we find that the entropy at Tc scales asymptotically as S=(c/3)lnL consistent with the entanglement entropy in one-dimensional quantum critical systems. This nontrivial consistency strongly supports that the snapshot entropy after the factorization really represents the holographic entanglement entropy. On the other hand, the anomalous scaling for the coarse-grained snpshot entropy is retained even after the factorization. These fearures are considered to originate from the fact that the largest singular value of the snapshot matrix is regulated by the factorization.
Emergent General Relativity from Fisher Information Metric

Hiroaki Matsueda

2013年10月7日

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We derive the Einstein tensor from the Fisher information metric that is defined by the probability distribution of a statistical mechanical system. We find that the tensor naturally contains essential information of the energy-momentum tensor of a classical scalar field, when the entropy data or the spectrum data of the system are embedded into the classical field as the field strength. Thus, we can regard the Einstein equation as the equation of coarse-grained states for the original microscopic system behind the classical field theory. We make some remarks on quantization of gravity and various quantum-classical correspondences.
SCALING OF ENTANGLEMENT ENTROPY AND HYPERBOLIC GEOMETRY

Hiroaki Matsueda

INTERFACE BETWEEN QUANTUM INFORMATION AND STATISTICAL PHYSICS　7　143-165　2013年

ISSN： 1793-7299
VBS/CFT Correspondence and Thermal Tensor Network

Hiroaki Matsueda

2012年8月27日

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It has been recently observed that the reduced density matrix of a two-dimensional (2D) valence bond solid state can be mapped onto the thermal density matrix of a 1D Heisenberg quantum spin chain. Motivated by the observation, I propose a very simple phenomenological theory for this type of correspondence based on a finite-temperature tensor network formalism recently developed. I adress close relationship and sharp difference between the present correspondence and multiscale entanglement renormalization ansatz in terms of network geometry.
Topology and Geometric Structure of Branching MERA Network

Hiroaki Matsueda

2012年8月25日

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We examine a bulk-edge correspondence of branching MERA networks at finite temperatures in terms of algebraic and differential topology. By using homeomorphic mapping, we derive that the networks are nonorientable manifolds such as a M$\ddot{\rm o}$bius strip and a Klein bottle. We also examine the stability of the branch in connection with the second law of black hole thermodynamics. Then, we prove that the MERA network for one-dimensional quantum critical systems spontaneously separates into multiple branches in the IR region of the network. On the other hand, the branch does not occur in more than two dimensions. The result illustrates dimensionality dependence of spin-charge separation / coupling. We point out a role of twist of the surfaces on the phase string between spinon and holon excitations.
Embedding Quantum Information into Classical Spacetime: Information Geometrical Perspectives on anti-de Sitter space / conformal field theory Correspondence

Hiroaki Matsueda

2012年8月25日

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An information-geometrical interpretation of AdS3/CFT2 correspondence is given. In particular, we consider an inverse problem in which the classical spacetime metric is given in advance and then we find what is the proper quantum information that is well stored into the spacetime. We see that the Fisher metric plays a central role on this problem. Actually, if we start with the two-dimensional hyperbolic space, a constant-time surface in AdS3, the resulting singular value spectrum of the quantum state shows power law for the correlation length with conformal dimension proportional to the curvature radius in the gravity side. Furthermore, the entanglement entropy data embedded into the hyperbolic space agree well with the Ryu-Takayanagi formula. These results show that the relevance of the AdS/CFT correspondence can be represented by the information-gemetrical approach based on the Fisher metric.
21aGB-12 銅酸化物高温超伝導体の擬ギャップとフェルミ・アーク II(21aGB 高温超伝導2(スペクトロスコピー),領域8(強相関系:高温超伝導強相関f電子系など))

松枝宏明, 遠山貴己

日本物理学会講演概要集　67　(2)　586-586　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
Multiscale Entanglement Renormalization Ansatz for Kondo Problem

Hiroaki Matsueda

2012年8月14日

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We derive the multiscale entanglement renormalization ansatz (MERA) for the single impuity Kondo model. We find two types of hidden quantum entanglement: one comes from a finite-temperature effect on the geometry of the MERA network, and the other represents screening of the impurity by conduction electrons. As the latter starts to dominate the electronic state, the Kondo physics emerges. The present result is a simple and beautiful example of a holographic dual of a boundary conformal field theory.
24pBL-6 Photoinduced Phase Transition in One-Dimensional Extended Hubbard Model

LU Hantao, SOTA S., MATSUEDA H., TOHYAMA T.

日本物理学会講演概要集　67　(1)　771-771　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
24pYH-9 銅酸化物高温超伝導体の擬ギャップとフェルミ・アーク : 複合励起演算子描像(24pYH 銅酸化物理論,領域8(強相関系:高温超伝導,強相関f電子系など))

松枝宏明, 遠山貴己

日本物理学会講演概要集　67　(1)　568-568　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
Entanglement Entropy and Entanglement Spectrum for Two-Dimensional Classical Spin Configuration

Hiroaki Matsueda

2011年9月1日

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In quantum spin chains at criticality, two types of scaling for the entanglement entropy exist: one comes from conformal field theory (CFT), and the other is for entanglement support of matrix product state (MPS) approximation. They indicates that the matrix dimension of the MPS represents a length scale of spin correlation. On the other hand, the quantum spin-chain models can be mapped onto two-dimensional (2D) classical ones. Motivated by the scaling and the mapping, we introduce new entanglement entropy for 2D classical spin configuration as well as entanglement spectrum, and examine their basic properties in Ising and 3-state Potts models on the square lattice. They are defined by the singular values of the reduced density matrix for a Monte Carlo snapshot. We find scaling relations concerned with length scales in the snapshot at $T_{c}$. There, the spin configuration is fractal, and various sizes of ordered clusters coexist. Then, the singular values automatically decompose the original snapshot into a set of images with different length scale. This is the origin of the scaling. In contrast to the MPS scaling, long-range spin correlation can be described by only few singular values. Furthermore, we find multiple gaps in the entanglement spectrum, and in contrast to standard topological phases, the low-lying entanglement levels below the gap represent spontaneous symmetry breaking. Based on these observations, we discuss about the amount of information contained in one snapshot in a viewpoint of the CFT scaling.
Renormalization Group and Curved Spacetime

Hiroaki Matsueda

2011年6月28日

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We examine the role of curved geometry on renormalization group by means of image compression based on the singular value decomposition. By calculating course-grained images and their entanglement entropy, we find the anti-de Sitter space / conformal field theory correspondence hidden in the compression. The correspondence is originated from the conservation law for information. We discuss how one particular metric is automatically induced from various images. A formula for resolution of the course-grained images is also derived.
Effect of electron-phonon interaction on optical response in one-dimensional cuprates

Hiroaki Matsueda, Akihiro Ando, Takami Tohyama, Sadamichi Maekawa

JOURNAL OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLIDS　69　(12)　3070-3073　2008年12月

DOI： 10.1016/j.jpcs.2008.06.040 　

ISSN： 0022-3697

eISSN： 1879-2553
20pYG-1 一次元モット絶縁体の緩和ダイナミクスの研究(20pYG 光誘起相転移I(酸化物系・その他),領域5(光物性))

松枝宏明, 遠山貴己, 前川禎通

日本物理学会講演概要集　63　(0)　629-629　2008年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
ISSN： 1342-8349
23aYH-7 一次元モット絶縁体の光学応答に対するパイエルス型電子格子相互作用の効果(光誘起相転移,他,領域5,領域7合同講演,領域5,半導体,メゾスコピック系・局在)

千船外史, 松枝宏明, 遠山貴己, 前川禎通

日本物理学会講演概要集　63　(0)　693-693　2008年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
ISSN： 1342-8349
26aPS-67 一次元モット絶縁体の光吸収に対する電子・格子相互作用の効果II(ポスターセッション,領域5,光物性)

松枝宏明, 安藤彰浩, 遠山貴己, 前川禎通

日本物理学会講演概要集　63　(0)　747-747　2008年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
ISSN： 1342-8349
Effect of electron-phonon coupling on spin-charge separation in one-dimensional strongly correlated electron systems

Hiroaki Matsueda, Takami Tohyama, Sadamichi Maekawa

JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS　310　(2)　975-977　2007年3月

DOI： 10.1016/j.jmmm.2006.10.360 　

ISSN： 0304-8853

eISSN： 1873-4766
18aZB-7 一次元モット絶縁体の光吸収に対する電子・格子相互作用の効果(強相関係・低次元物質・誘電体・磁性体,領域5,光物性)

安藤彰祐, 松枝宏明, 遠山貴己, 前川禎通

日本物理学会講演概要集　62　(0)　697-697　2007年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
ISSN： 1342-8349
Spinon and holon excitations in one-dimensional correlated electron systems

H. Matsueda, N. Bulut, N. Bulut, T. Tohyama, S. Maekawa, S. Maekawa

AIP Conference Proceedings　816　(616)　66-77　2006年2月15日

DOI： 10.1063/1.2178032 　

ISSN： 0094-243X
28pRF-11 一次元Mott絶縁体における電子格子相互作用とスピン電荷分離(28pRF 光電子分光・逆光電子分光,領域5(光物性))

松枝宏明, 遠山貴己, 前川禎通

日本物理学会講演概要集　61　(0)　749-749　2006年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
ISSN： 1342-8349
25pXQ-3 密度行列繰り込み群法による一次元モット絶縁体の一粒子励起スペクトルの計算(超伝導体・強相関系・磁性半導体・新分光法,領域5(光物性))

松枝宏明, 遠山貴己, 前川禎通

日本物理学会講演概要集　60　(0)　703-703　2005年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
ISSN： 1342-8349
22pYD-1 一次元モット絶縁体におけるスピノン・ホロン励起の温度依存性(超伝導体・強相関系,領域5(光物性))

松枝宏明, BULUT Nejat, 遠山貴己, 前川禎通

日本物理学会講演概要集　60　(0)　629-629　2005年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
ISSN： 1342-8349
14pXA-6 密度行列繰り込み群法によるハロゲン架橋 Ni 錯体の光吸収スペクトルの計算(光誘起相転移・超伝導体・強相関系, 領域 5)

松枝宏明, 遠山貴己, 前川禎通

日本物理学会講演概要集　59　(0)　682-682　2004年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
ISSN： 1342-8349
28pXF-8 一次元Mott絶縁体における光励起状態の動的DMRG法による研究(超伝導・強相関)(領域5)

松枝宏明, 遠山貴己, 前川禎通

日本物理学会講演概要集　59　(0)　739-739　2004年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
ISSN： 1342-8349
7aXE-1 d-p模型における異常金属状態下の状態密度 II(高温超伝導・理論(正常状態),領域8)

松枝宏明, 高中健二

日本物理学会講演概要集　57　(2)　501-501　2002年8月13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 1

量子系のエンタングルメントと幾何学ホログラフィー原理に基づく異分野横断の数理

松枝宏明

森北出版　2016年6月8日

ISBN: 4627155719

共同研究・競争的資金等の研究課題 18

次世代計算機環境に対応した量子多体系のための研究基盤の創出

曽田繁利, 松枝宏明, 遠山貴巳, 柚木清司

2024年4月1日～ 2028年3月31日
量子情報技術の基盤となる量子スピン系の時空間制御理論の構築

那須譲治, 松枝宏明, 小野淳

2024年4月1日～ 2028年3月31日
エンタングルメント熱力学による量子エネルギーテレポーテーションの研究

松枝宏明

2024年4月1日～ 2027年3月31日
遠赤外波長帯における超伝導光子検出器の創出

山下太郎, 三木茂人, 松枝宏明

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 Research (Pioneering)

研究機関：Tohoku University

2023年6月30日～ 2026年3月31日
量子多体系に対する量子-古典ハイブリッド量子計算の新展開

柚木清司, 上田宏, 松枝宏明, 曽田繁利

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：Institute of Physical and Chemical Research

2021年4月5日～ 2025年3月31日
エンタングルメントおよびホログラフィー原理に基づく量子特徴抽出法の研究

松枝宏明

2021年4月1日～ 2024年3月31日

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理論物理学の多方面の難問題に対して，量子情報論におけるエンタングルメント（量子もつれ）や時空物理におけるホログラフィー原理（高次元的視点）の概念が非常に共通且つ有用な横ぐしの役割を果たしている．それにより，従来と全く異なる視点から，様々な問題に柔軟にアプローチすることが可能となる．これらの概念の機能性を深く追求しながら，(1)量子的特異値分解の開発と応用，(2)物性における量子多体問題の視点からのホログラフィーの解析と量子系の特徴表現，(3)量子多体系の複合励起描像による量子特徴抽出の研究，の3点を実現することが本課題3年間の計画である．計画初年度である2021年度は，(1)の基礎的な定式化の一つである量子相関行列の特異値分解（主成分解析）を完成し，1次元量子スピン系に対して適用することで，量子的に揺らぎの強い系の効果的な特徴分析を行うことができた．またここにホログラフィー原理に繋がりうる情報が含まれていることも見出し，エンタングルメントとホログラフィーの関係性を更に追求するヒントを得た．また，基礎数理だけではなく，(3)の一部あるいは量子情報技術への出口を目指す過程として，量子ビット系に対する光によるエンタングルメント生成の実践研究も進めた．ここでは光照射後の系の時間発展において，系を表現する重要な基底の動的変化を理解するための特異値解析を実施した．両者の研究共に，研究成果の一部は学術論文として出版した．後者の研究については論文誌の editor's choice に選出された．
量子多体系に対する大規模並列密度行列繰り込み群法の開発とその応用

曽田繁利, 松枝宏明, 遠山貴巳, 柚木清司

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：Institute of Physical and Chemical Research

2021年4月1日～ 2024年3月31日
強相関量子系に対するトポロジーおよび情報幾何的側面からの理論的研究

中村正明, 松枝宏明, 古谷峻介

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

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

研究機関：Ehime University

2020年4月1日～ 2024年3月31日

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トポロジカルな物理現象に関する研究は理論、実験の双方で盛んに行われており、さらに既存の物理現象に関してもトポロジカルな観点からの再検討が広く行われ、新たな展開が起きている。Lieb-Schultz-Mattis(LSM)の定理は1次元量子系の低エネルギー励起の有無を判定するための古くから知られた理論であるが、これは系のトポロジーを特定する偏極演算子をはじめとする他の理論体系と有機的なつながりを持っている。そこで、本研究では、LSM定理と偏極演算子を高次元系や非エルミート系など新奇なトポロジカル状態を特徴づける新たな枠組みへの応用を試み、さらに、情報論理論と幾何学に関するアプローチを組み合わせることで、トポロジカルな物理現象の探究を多角的・包括的に進めていくことを目的とする。 <BR> Restaによって提唱された1次元周期系における電子偏極の重心座標を表す演算子はLSM定理において励起状態を生成する演算子と同一のものである。2次元トポロジカル絶縁体を記述する基本模型である2次元Wilson-Dirac模型を、2次元格子系を1次元的に網羅するらせん型境界条件で扱うことで、偏極演算子がトポロジカル相と自明な絶縁相の特徴づけと、それらの相間の相転移の検出に応用できることを見出した。 <BR> また、偏極演算子を非エルミート系への応用も行った。非エルミート型Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型を周期境界条件で扱い、双直交基底における偏極演算子の期待値が巻き付き数と対応付けることができ、トポロジカル相転移において、転移点ではなく、有限な大きさの転移領域が現れ、そこで偏極がゼロとなることを見出した。
量子系のエンタングルメントと幾何学に関する情報理論的研究

松枝宏明

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 (C)

2018年4月1日～ 2021年3月31日

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理論物理学の多方面の領域において，「エンタングルメント」「ホログラフィー」は分野を横断した極めて重要な概念として広く認知されている．これらの理解が深まれば，理論物理学の伝統手法ではアプローチしにくい難問の核心に迫ることができる．とりわけ，くりこみ群・重力・量子古典変換などの物理学における重要概念の関わり合いを明らかとすることに大きな興味が持たれている．この目的を実現するために，本研究者は情報の主成分解析手法である特異値分解および情報の幾何学表現である情報幾何の手法を用いて，上記の問いにアプローチすることを独創的な武器として研究を進めている．研究課題全体としては，（１）特異値分解の機能性とホログラフィー原理の研究（２）情報幾何学による量子古典変換理論の構築（３）ＭＥＲＡネットワークのウェーブレット解析の3課題があり，本年度は（１）及び（２）の一部を進展させることを目的としている．今年度は，本研究者の著書に基づいた集中講義を理化学研究所・中央大学・愛媛大学等で行い（全45コマ），上記の目的に関連する多彩な事項に関して，多くの異分野研究者と情報交流を持ったことが一つの成果である．また，ウェーブレット変換と特異値分解の関係，トポロジカル系の特異値解析，一次元自由電子系の情報幾何表現とゲージ重力対応，深層学習とくりこみ群の関わりなど，これまで以上に多彩な専門分野で研究の進展が見られ，それに基づいて研究会やセミナーでの講演を行った．その一方で，業績の論文誌への採録というゴールにはまだ至っておらず，今年準備してきた予備的成果を形にしていくことが今後求められることであると考えている．
非平衡系における量子シミュレーション法の開発

福嶋健二, 日高義将, 松枝宏明, 佐々木勝一, 岡隆史, 村瀬功一, 岡隆史

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

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

研究機関：The University of Tokyo

2015年4月1日～ 2018年3月31日

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量子揺らぎを入れた時間発展は、現実の物理現象を記述するために、不可欠な問題設定である。にもかかわらず、特に相対論的な場の量子論では、非摂動的に使える一般的なアルゴリズムは知られていない。我々はこの問題に対して、符号問題、ボルツマン方程式の固定点、粒子生成の計算、輸送係数の（再和法を取り入れた）計算など、多角的な視点からアプローチして、それぞれに具体的な答えを与えることができた。
量子・情報物理・幾何の絡み合いの解明：量子古典対応の研究

松枝宏明, 鈴木達夫, 大瀧貴史, 矢作裕太, 熊本達也, 鈴木真生, 尾崎太飛, 橋爪洋一郎

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

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

研究機関：Sendai National College of Technology

2015年4月1日～ 2018年3月31日

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一見異なる現象の背景に共通する普遍的な性質を明らかにすることは物理学の大きなテーマである．その中でも，ｄ次元量子系を（ｄ＋１）次元古典系に変換するいわゆる量子古典変換は，様々な物理の分野に現れる重要概念である．近年，量子情報科学の概念を活用することで，この問題にアプローチすることが可能となってきており，多くの研究者の興味を引いている．本研究課題では，特異値分解や情報幾何学を用いて，量子古典変換の背景にある数理的構造を明らかとした．上記の数学は，複雑な量子系のデータをスケールの異なる情報に分解し，曲がった時空間に埋め込む方法であり，物理における情報的視点の重要性が明らかとなった．
電子型誘電体における新奇な誘電性の探索と発現機構の解明

石原純夫, 山内邦彦, 妹尾仁嗣, 中惇, 岩井伸一郎, 佐々木孝彦, 池田直, 松枝宏明, 松本宗久, 渡邉努

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

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

研究機関：Tohoku University

2014年4月1日～ 2017年3月31日

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電子の電荷分布が空間の反転対称性を破ることで電気分極が発生する新しいタイプの強誘電体「電子型強誘電体」において、時間的・空間的に大きな分極揺らぎ、ならびに磁気双極子と電気双極子との相関に焦点を当て、通常の誘電体との異なる新しい物性を理論的に明らかにした。特に、幾何学的フラストレーションのある系における大きな電荷揺らぎ、分子ダイマー構造を持つ系における電気磁気効果、電気分極揺らぎに起因する磁気秩序の不安定性について明らかにした。
統計力学への幾何学的アプローチ

橋爪洋一郎, 中嶋宇史, 岡村総一郎, 鈴木増雄, 松枝宏明

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

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

研究機関：Tokyo University of Science

2014年4月1日～ 2017年3月31日

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フィッシャー情報行列によって定義された多様体上で，熱力学的状態変化を追跡できる可能性を示した．特に，測地線の物理的意味に直結する具体的な解析を，典型的な統計力学模型に対して行った．その結果，多様体上の距離が状態変化の変化量と見做すことができることが明らかになった．これは始点と終点が同じであっても，経路によって途中での状態の変化が等しくないことを示すことにもなった．これらの結果と熱場ダイナミクスとの関係や，量子アニーリングを用いた特異値分解の提案にもつながった．
計算物理学的手法による低次元強相関電子系のスペクトロスコピーの研究

遠山貴巳, 松枝宏明, 筒井健二, 曽田繁利, 兼下英司

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

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

研究機関：Kyoto University

2010年4月1日～ 2014年3月31日

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低次元強相関電子系の示す多彩な量子現象の理解を発展させるため、スピン・電荷・軌道・格子の自由度の励起ダイナミクスをとらえることができる各種スペクトロスコピーに着目して、それらのスペクトル構造の特徴を計算物理学手法（厳密対角化法や動的密度行列繰り込み群法等）を駆使して解明した。その結果、格子系と結合したモット絶縁体の光励起状態の緩和ダイナミクス・格子系と結合した低次元スピン系のスピン励起構造・遍歴反強磁性体や銅酸化物高温超伝導体の共鳴非弾性Ｘ線散乱スペクトル・二次元三角格子を有する有機物質に対する磁気ラマン散乱スペクトルなどのトピックスで成果を公表することができた。
多自由度相関電子系における光誘起ダイナミクスの理論

石原純夫, 岩井伸一郎, 松枝宏明

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

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

研究機関：Tohoku University

2009年～ 2011年

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スピン、軌道などの多自由度を有する強相関電子系の光誘起現象や光誘起相転移現象の微視的機構を理論解析により明らかにする。特に、スピン秩序や軌道秩序、スピン状態(高スピン状態、低スピン状態)などの複数の自由度や秩序の変化を伴った光誘起現象の実時間ダイナミクスを、数値的ならびに解析的手法を用いて多角的に解析する。得られた結果を用いて実験の解釈を行うと共に、実験の指針を与える。
密度行列繰り込み群法による強相関電子系の緩和ダイナミクスの研究

松枝宏明

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

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

研究機関：Sendai National College of Technology

2009年～ 2011年

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遷移金属酸化物などの強相関電子系で近年観測されている様々な光誘起相転移現象は,物質の新たな光機能性として注目されている.この分野の基礎学理を確立し,有用な理論的コンセプトを提示することが求められている.本研究では,強相関電子系のスピン・電荷・軌道・フォノンの各量子自由度が,光照射後の非平衡状態でどのように結合・分離し,相転移現象に寄与するのかを幾つかの例を基にミクロなレベルから明らかにした.
電荷・軌道秩序相のミクロな摂動がもたらす巨視的光応答

石原純夫, 松枝宏明

2007年～ 2008年

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1) スピンと電荷が強く結合した系における光誘起現象 : マンガン酸化物に代表されるスピンと伝導電子が強く結合して系における光誘起現象について、理論的な解析を行った。ここでは有限クラスターにおける厳密対角化法と、非制限ハートリーフォック法を併用することで光誘起現象の全容を明らかにすることを目的とした。特に電荷とスピンのダイナミクスの相違について着目した。実時間シミュレーションを行い、各種の相関関数や励起スペクトルを解析することで以下のことが明らかになった。[1]系の時間発展は電子の運動で支配される短い時間スケールとスピン緩和で支配される長い時間スケールで特徴付けられる。[2]前者においては電荷とスピンのダイナミクスは強く相関している。後者の時間スケールでは強磁性相間が大きく発達する一方で、電荷は大きく変化しない。これら二つの特徴的な時間スケールと電荷・スピンダイナミクスの結果は、最近のマンガン酸化物におけるポンプ・プローブ実験の結果を説明するものである。 2) 軌道秩序系における不純物効果 : 軌道秩序系において軌道に自由度を有さない不純物を導入する、軌道希釈効果について解析を行った。特にスピンと軌道が強く結合する系の希釈効果について調べた。理論模型としてスピン・軌道模型を用い、これをモンテカルロ法とクラスター展開法を用いることでランダムに導入された軌道不純物に対する磁性の変化を調べた。この結果、不純物の無い場合に実現するA型反強磁性構造が、不純物の導入により強磁性構造へと変化することを見出した。これは軌道の希釈効果により、その不純物周囲の軌道擬スピンが修正を受け、その結果磁気相互作用が反強磁性なものから強磁性へと変化したことに起因する。これらの計算結果は、LaMnO_3に軌道自由度を持たないGaイオンを導入した系における、磁化測定や中性子散乱実験の結果に対して微視的な説明を与える。
キャリアドープされたモット絶縁体に対するスペクトロスコピーの理論

遠山貴巳, 筒井健二, 松枝宏明

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

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

研究機関：Kyoto University

2006年～ 2008年

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固体中の電子間に働くクーロン相互作用が強い系では、光を用いた各種のスペクトロスコピーがその物性研究に威力を発揮している.本グループが開発・発展させている多体電子系に対する数値計算法を用いて、銅酸化物に対する共鳴非弾性X線散乱スペクトル、光学伝導度スペクトル、角度分解光電子分光スペクトルなどを計算し、電子のもつ電荷及びスピンの自由度がスペクトロスコピーに及ぼす効果や電子状態に果たす役割を解明した.

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