宇宙量子連携理論部門Space Quantum Interaction Theory Division
研究概要Research overview
部門長Department head
野村健太郎・理Kentaro Nomura, Professor
部門の目的Department Objectives
量子重力、素粒子、量子化学計算等における量子情報科学・技術の応用理論研究Applied theoretical research on quantum information science and technology in quantum gravity, elementary particles, quantum chemistry calculations, etc.
3〜5年の主な取り組みMain initiatives for the next 3 to 5 years
非可換エニオンの生成。
素粒子論的手法による量子重力理論の解析。Generation of non-commutative anyons.
Analysis of quantum gravity theory using particle theory methods.
将来想定されるテーマ及び波及効果Anticipated future themes and ripple effects
トポロジカル量子計算の実現。
超弦理論による量子重力理論の進展。
宇宙空間のノイズ影響下での量子計算アルゴリズム。
Realization of topological quantum computing.
Advances in quantum gravity theory through superstring theory.
Quantum computing algorithms under the influence of space noise.
主な研究テーマMain research themes
非可変エニオンの創生と制御の理論研究Theoretical study of creation and control of non-mutable anyons
野村教授Professor Nomura
素粒子論的手法による量子重力理論の解析Analysis of quantum gravity theory using particle physics methods
楠亀准教授、Kaidi准教授Associate Professor Kusugame, Associate Professor Kaidi
時間作用素[H,T]=-iの研究Study of the time operator [H,T]=-i
廣島教授Professor Hiroshima
メンバーMember
部門長department head
野村 健太郎Kentaro Nomura
教授professor
所属Affiliation理学研究院Faculty of Science
研究分野Research Field量子物性理論quantum condensed matter theory
原田 恒司Koji Harada
教授professor
所属Affiliation基幹教育院Faculty of Arts and Science
研究分野Research Field素粒子理論elementary particle theory
鈴木 博Hiroshi Suzuki
教授professor
所属Affiliation理学研究院Faculty of Science
研究分野Research Field素粒子理論elementary particle theory
中野 晴之Haruyuki Nakano
教授professor
所属Affiliation理学研究院Faculty of Science
研究分野Research Field複合領域化学Multidisciplinary chemistry
廣島 文生Fumio Hiroshima
教授professor
所属Affiliation数理学研究院Faculty of Mathematics
研究分野Research Field数学基礎、基礎解析学Fundamentals of mathematics, basic analysis
津村 浩二Koji Tsumura
准教授Associate Professor
所属Affiliation理学研究院Faculty of Science
研究分野Research Field素粒子理論elementary particle theory
渡邉 宙志Hiroshi Watanabe
准教授Associate Professor
所属Affiliation理学研究院Faculty of Science
研究分野Research Field複合領域化学Multidisciplinary chemistry
KAIDI JUSTIN KAMYAR
准教授Associate Professor
所属Affiliation高等研究院Institute for Advanced Research
研究分野Research Field素粒子理論elementary particle theory
楠亀 裕哉Yuya Kusuki
准教授Associate Professor
所属Affiliation高等研究院Institute for Advanced Research
研究分野Research Field素粒子理論elementary particle theory
大塚 啓Hajime Otsuka
助教Associate Professor
所属Affiliation理学研究院Faculty of Science
研究分野Research Field素粒子理論elementary particle theory
宇宙量子連携理論部門Space Quantum Interaction Theory Division
部門長department head
野村 健太郎Kentaro Nomura , 教授（理学研究院）Professor (Faculty of Science)
研究項目Research items
- 強相関量子物質における非可換エニオン(マヨラナフェルミオン，フィボナッチエニオン)の創生と制御の理論研究Theoretical study of creation and control of non-Abelian anyons (Majorana fermions, Fibonacci anyons) in strongly correlated quantum matter
- 実現可能な系として，超伝導と分数量子ホール状態のハイブリッド系の有効モデルの導出とその解析的・数値的研究Derivation of an effective model for a hybrid system of superconductivity and fractional quantum Hall states as a realizable system, and its analytical and numerical studies
- エンタングルメントエントロピーを用いた非可換エニオン多体状態の解析とトポロジカル量子情報処理への展開Analysis of non-Abelian anyon many-body states using entanglement entropy and its application to topological quantum information processing
- 非可換エニオンの生成と制御の方法の提案と検証，ブレーディングによるトポロジカル量子計算における論理ゲートの構成Proposal and verification of methods for generating and controlling non-commutative anyons, and construction of logic gates in topological quantum computing using braiding
- 非可換エニオンの交換操作による量子状態空間の時間発展解析と情報流の情報熱力学的定式化，および量子情報理論との接続Analysis of the time evolution of quantum state space by exchange operations of non-commutative anyons, information thermodynamic formulation of information flow, and connection with quantum information theory
宇宙量子連携理論部門Space Quantum Interaction Theory Division
原田 恒司Koji Harada , 教授（基幹教育院）Professor (Faculty of Arts and Science)
研究項目Research items
- 一次相転移における偽真空崩壊率の有限温度効果Finite temperature effects on the decay rate of false vacuum in first-order phase transitions.
- 核子系有効場理論の次数勘定と繰り込み群Power counting and the renormalization group in Nuclear Effective Theory
- 物理教育における熟達者型問題解決能力のための教材開発Development of instructional materials to foster expert-like problem-solving skills in physics education
宇宙量子連携理論部門Space Quantum Interaction Theory Division
鈴木 博Hiroshi Suzuki , 教授（理学研究院）Professor (Faculty of Science)
研究項目Research items
- 素粒子理論物理学、特に場の量子論における基礎的諸問題Theoretical particle physics, especially fundamental issues in quantum field theory
- ゲージ対称性を持つ理論におけるゲージ対称性を保つ厳密（汎関数）繰り込み群の定式化と、それに基づく非自明な固定点の探索Formulation of gauge symmetry-preserving exact (functional) renormalization group in theories with gauge symmetry and search for nontrivial fixed points based on it
- 格子ゲージ理論に基づく（非可逆）対称性の定式化とアノマリーの考察Formulation of (non-invertible) symmetry based on lattice gauge theory and consideration of anomalies
- 格子ゲージ理論によるゲージ理論の非摂動論的解析、特にグラディエントフローを用いた物理量の定義と、数値モンテカルロシミュレーションに基づく測定Non-perturbative analysis of gauge theories based on lattice gauge theory, especially the definition of physical quantities using gradient flow and their measurements based on numerical Monte Carlo simulations
- 摂動論から非摂動論的情報を引き出す総和法の研究Research on resummation methods to extract non-perturbative information from perturbation theory
宇宙量子連携理論部門Space Quantum Interaction Theory Division
中野 晴之Haruyuki Nakano , 教授（理学研究院）Professor (Faculty of Science)
研究項目Research items
- 相対論的量子力学に基づく微小相互作用を含む多電子理論の研究Research into many-electron theory including small interactions based on relativistic quantum mechanics
- 変分法と摂動論の混成手法による擬縮退系のための多配置電子相関理論の開発Development of multiconfiguration electron correlation theory for quasi-degenerate systems by a hybrid approach of variational and perturbation theory
- 電子相関効果・相対論効果・溶媒効果をいずれも含む溶液内分子理論の開発Development of a molecular theory in solution that includes electron correlation effects, relativistic effects, and solvent effects
- 超重元素含有分子系の構造と分子物性の高精度計算、および、特異的な化学結合様式の解明High-precision calculation of the structure and molecular properties of molecular systems containing superheavy elements, and elucidation of specific chemical bonding patterns
- 宇宙空間における極微凝縮相内分子系の構造・電子状態の理論的解明Theoretical elucidation of the structure and electronic state of molecular systems in ultrasmall condensed phases in space
宇宙量子連携理論部門Space Quantum Interaction Theory Division
廣島 文生Fumio Hiroshima , 教授（数理学研究院）Professor (Faculty of Mathematics)
研究項目Research items
- 場の量子論
紫外及び赤外発散のくりこみ理論，基底状態の存在と非存在, 多様体上の場の量子論の数学的な研究Quantum field theory
Renormalization theory of ultraviolet and infrared divergences, existence and non-existence of ground states, mathematical study of quantum field theory on manifolds - 場の量子論における準古典近似
Wigner測度によるPF模型からのNewton-Maxwell 方程式導出の研究Study on derivation of Newton-Maxwell equations from PF model using quasi-classical Wigner measure in quantum field theory - 自己共役作用素のスペクトル解析
非局所シュレディンガー作用素，非可換調和振動子及びRabi模型のスペクトル解析Spectral analysis of self-adjoint operators
Spectral analysis of nonlocal Schrodinger operators, non-commutative harmonic oscillators and Rabi models - 確率解析と経路積分による熱半群の研究
ファインマン-カッツ公式によるギブス測度の構成と基底状態の解析への応用Study of thermal semigroups through stochastic analysis and path integrals
Construction of Gibbs measures using the Feynman-Kac formula and its application to the analysis of ground states - 格子上の作用素のスペクトル解析
離散シュレディンガー作用素埋蔵固有値の研究Spectral analysis of operators on lattices
Study of embedded eigenvalues of discrete Schrodinger operators - 正準交換関係の表現論
時間作用素と弱ワイル関係式及び不確定性関係の研究Representation theory of canonical commutation relations
Studies on time operators, weak Weyl relations and uncertainty relations
宇宙量子連携理論部門Space Quantum Interaction Theory Division
津村 浩二Koji Tsumura , 准教授（理学研究院）Associate Professor (Faculty of Science)
素粒子現象論・標準模型を超えた物理・新物理模型の構築Particle Phenomenology, Physics Beyond the Standard Model, and Building of New Physics Models
- ヒッグス結合のズレが予言する新物理とヒッグスポテンシャルの背後にある原理の研究Research on New Physics predicted by the deviation in the Higgs coupling, and the underlying principles behind the Higgs potential.
- ニュートリノの微小質量の起源と物質非対称宇宙の起源の探求Exploring the origin of the tiny mass of the neutrino, and the origin of the matter-asymmetric universe.
- 暗黒物質の正体解明、安定性の起源と実験的検証戦略Uncovering the true nature of dark matter, the origin of its stability, and experimental verification strategies
宇宙量子連携理論部門Space Quantum Interaction Theory Division
渡邉 宙志Hiroshi Watanabe , 准教授（理学研究院）Associate Professor (Faculty of Science)
研究項目Research items
- 宇宙空間におけるノイズ環境化を想定した量子計算のパフォーマンスの試算と最適アルゴリズムの開発Quantum computing performance estimation and development of optimal algorithms in the noise environment of space
- NISQデバイスに特化した量子アルゴリズム用いた星間物質等のスペクトル計算Spectral calculation of interstellar matter using quantum algorithms specialized for NISQ devices
- 量子コンピューティング技術を用いた天文観測データのノイズ除去や信号処理やパラメータ推定など最適化への応用Applications of quantum computing technology to optimization such as noise removal from astronomical observation data, signal processing, and parameter estimation
宇宙量子連携理論部門Space Quantum Interaction Theory Division
Kaidi Justin （カイディ ジャスティン） , 准教授（高等研究院）Associate Professor (Institute for Advanced Study)
研究項目Research items
- 場の量子論における一般化された対称性の探索Searching for generalized symmetries in quantum field theory
- 物質のトポロジカル相や超弦理論への応用Applications to topological phases of matter and superstring theory
- 圏論や代数的位相幾何学など、先端的な純粋数学も活用Utilizing cutting-edge pure mathematics such as category theory and algebraic topology
宇宙量子連携理論部門Space Quantum Interaction Theory Division
楠亀 裕哉Yuya Kusuki , 准教授（高等研究院）Associate Professor (Institute for Advanced Study)
研究項目Research items
- 量子重力・量子多体系・量子情報の各分野における技術や知見を異なる分野に輸入する事で、新しいアプローチを開発するDeveloping new approaches by importing technologies and knowledge from the fields of quantum gravity, quantum many-body systems, and quantum information into different fields
分野横断的研究の具体例（これまでの研究）Examples of interdisciplinary research (research to date)
- ホログラフィー原理を用いた量子臨界系の新しい性質の発見Discovery of new properties of quantum critical systems using holographic principles
-
素粒子論的アプローチによる量子もつれの新しい法則の発見
→更なる分野横断的理論ツールを開発することで、時空量子連携研究における革新的発見を目指す。 Discover new laws of quantum entanglement through a particle physics approach
→ By developing further interdisciplinary theoretical tools, we aim to make groundbreaking discoveries in space-time quantum collaborative research.
宇宙量子連携理論部門Space Quantum Interaction Theory Division
大塚 啓Hajime Otsuka , 助教（理学研究院）Assistant Professor (Faculty of Science)
研究項目Research items
- 非可逆的対称性を起源とする非可逆な選択則を用いた素粒子物理の新展開New developments in particle physics using non-invertible selection rules originating from non-invertible symmetries
- 超弦理論に基づく素粒子模型における素粒子現象論および初期宇宙論の解析的・数値的研究Analytical and numerical studies of string phenomenology
- 機械学習・AIを用いた超弦理論の真空構造の探索Exploring the vacuum structure of superstring theory using machine learning and AI
- 機械学習・AIに基づく素粒子フレーバー模型の解析Flavor physics based on machine learning and AI
