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研究紹介

量子情報論的視点に基づく計算手法の工夫(量子モンテカルロ法テンソルネットワーク法等)と世界トップレベルのスーパーコンピュータのパワー(ポスト京コンピュータ等)を組み合わせて、絶対零度付近の量子物質の特性や自己駆動系の非平衡定常状態等、大自由度系の未解決問題に先端的に取り組んでいます。好奇心溢れる学生を募集していますので詳しくはお気軽にご質問ください

以下は量子シミュレータに用いられる代表的手法に関する解説です。

worldline tensor network

公開コード

Toolkit of Bayesian Scaling Analysis

臨界現象のスケーリング解析にベイズ推定の手法を導入した新しいアルゴリズムの実装。

Demo Learn More

参加プロジェクト

外部資金

所属学会等

今村 俊幸 理化学研究所計算科学研究機構 固有値計算、大規模・高並列・高性能数値計算ソフトウェアライブラリ
小田中 紳二 大阪大学理学研究科 半導体シミュレーション、数値解析
小林 亮 広島大学理学研究科 生物の形態形成・運動、情報処理の数理的研究、結晶性物質のダイナミクスに関するモデリング
阪井 一繁 龍谷大学理工学部 現象の数理、計算科学、計算機シミュレーション
安田 英典 城西大学理学研究科 感染症伝搬シミュレーション、数値解析
山本 野人 電気通信大学情報理工学研究科 数値解析、精度保証付き数値計算法
作成中...
青木 高明 香川大学教育学部 非線形力学、ネットワーク科学、理論神経科学
青柳 富誌生 京都大学情報学研究科 非線形・非平衡系、ネットワーク、生命・脳神経系
奥西 巧一 新潟大学理学部 1次元量子系、密度行列繰込み群、物性理論
川島 直輝 東京大学物性研究所 新しい量子相と量子相転移の探索、多体問題の数値解法の研究、スピングラス、統計物理
佐藤 正寛 青山学院大学物理数理学科 磁性、物性理論、統計物理
鈴木 隆史 兵庫県立大学工学研究科 光格子ボゾン系、量子スピン系、物性理論
田中 琢真 東京工業大学 総合理工学研究科 神経回路、位相振動子、理論神経科学
藤堂 眞治 東京大学理学研究科 強相関多体系、計算物理学的手法の研究、統計物理
遠山 貴巳 京都大学基礎物理学研究所 固体物性理論、強相関電子系、光物性
戸塚 圭介 京都大学基礎物理学研究所 低次元量子磁性、量子臨界現象、スピン液体・トポロジカル秩序
富田 裕介 芝浦工業大学 モンテカルロ法による磁性体・誘電体の研究、アルゴリズムの開発、統計物理
西野 友年 神戸大学理学研究科 密度行列繰込み群、1次元量子系、物性理論
堀田 知佐 京都産業大学理学部 強相関電子系、スピン系、物性理論
森成 隆夫 京都大学人間環境学研究科 強相関電子系(固体中のディラック電子、高温超伝導、分数量子ホール効果)、BEC系によるBHアナロジー
作成中...

研究活動

Google Scholar Citations of Kenji Harada

Preprints arXiv.org

  1. Kenji Harada: Entanglement branching operator, arXiv:1710.01830.
  2. Jie Lou, Takafumi Suzuki, Kenji Harada and Naoki Kawashima: Study of the Shastry Sutherland Model Using Multi-scale Entanglement Renormalization Ansatz, arXiv:1212.1999.

Papers arXiv.org

  1. Tsuyoshi Okubo, Kenji Harada, Jie Lou, Naoki Kawashima: SU(N) Heisenberg model with multicolumn representations, Physcal Review B 92 (2015) 134404.
    DOI: 10.1103/PhysRevB.92.134404
  2. Kenji Harada: Kernel method for corrections to scaling, Physcal Review E 92 (2015) 012106.
    DOI: 10.1103/PhysRevE.92.012106
  3. Takafumi Suzuki, Kenji Harada, Haruhiko Matsuo, Synge Todo, and Naoki Kawashima: Thermal phase transition of generalized Heisenberg models for SU(N) spins on square and honeycomb lattices, Physical Review B 91 (2015) 094414.
    DOI: 10.1103/PhysRevB.91.094414
  4. Kouichi Okunishi and Kenji Harada: Symmetry-protected topological order and negative-sign problem for SO(N) bilinear-biquadratic chains, Physical Review B 89 (2014) 134422.
    DOI: 10.1103/PhysRevB.89.134422
  5. Akiko Masaki, Takafumi Suzuki, Kenji Harada, Synge Todo, and Naoki Kawashima: Parallelized Quantum Monte Carlo Algorithm with Non-local Worm Updates, Physical Review Letters 112 (2014) 140603.
    DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.140603
  6. Kenji Harada, Takafumi Suzuki, Tsuyoshi Okubo, Haruhiko Matsuo, Jie Lou, Hiroshi Watanabe, Synge Todo, and Naoki Kawashima: Possibility of Deconfined Criticality in SU(N) Heisenberg Models at Small N, Physical Review B 88 (2013) 220408(R).
    DOI: 10.1103/PhysRevB.88.220408
  7. Kenji Harada: Numerical study of incommensurability of the spiral state on spin-1/2 spatially anisotropic triangular antiferromagnets using entanglement renormalization, Physical Review B 86 (2012) 184421.
    DOI: 10.1103/PhysRevB.86.184421
  8. Kenji Harada: Bayesian inference in the scaling analysis of critical phenomena, Physical Review E 84 (2011) 056704.
    DOI: 10.1103/PhysRevE.84.056704
  9. Kenji Harada and Yuto Kuge: Diffusion in the Continuous-Imaginary-Time Quantum World-Line Monte Carlo Simulations with Extended Ensembles, Journal of the Physical Society of Japan 77 (2008) 013001-1 - 013001-4.
    DOI: 10.1143/JPSJ.77.013001
  10. Kenji Harada, Naoki Kawashima and Matthias Troyer: Dimer-Quadrupolar Quantum Phase Transition in the Quasi-One-Dimensional Heisenberg Model with Biquadratic Interaction, Journal of the Physical Society of Japan 76 (2007) 013703-1 - 013703-4.
    DOI: 10.1143/JPSJ.76.013703
  11. (招待レビュー論文) 原田 健自:
    量子モンテカルロ法の最近の発展,
    岩波書店 雑誌「応用数理」VOL.15 NO.3 SEP.2005, page 28-44.
  12. (INVITED REVIEW PAPER) Naoki Kawashima and Kenji Harada:
    Recent Developments of World-Line Monte Carlo Methods,
    Journal of the Physical Society of Japan 73 (2004) 1379 - 1414.
    DOI: 10.1143/JPSJ.73.1379 (FREE)
  13. Jurij Smakov, Kenji Harada and Naoki Kawashima: Quantum Monte Carlo algorithm for softcore boson systems, Physical Review E 68 (2003) 046708.
    DOI: 10.1103/PhysRevE.68.046708
  14. Kenji Harada, Naoki Kawashima and Matthias Troyer: Neel and Spin-Peierls Ground States of Two-Dimensional SU(N) Quantum Antiferromagnets, Physical Review Letters 90 (2003) 117203.
    DOI: 10.1103/PhysRevLett.90.117203
  15. Kenji Harada and Naoki Kawashima: Coarse-grained loop algorithms for Monte Carlo simulation of quantum spin systems, Physical Review E 66 (2002) 056705; ibid. 67 (2003) 039903(E).
    DOI: 10.1103/PhysRevE.66.056705
  16. Kenji Harada and Naoki Kawashima: Quadrupolar order in isotropic Heisenberg models with biquadratic interaction, Physical Review B 65 (2002) 052403.
    DOI: 10.1103/PhysRevB.65.052403
  17. C. Yasuda, S. Todo, K. Harada, N. Kawashima, S. Miyashita and H. Takayama: Classical correlation-length exponent in the nonuniversal quantum phase transition of a diluted Heisenberg antiferromagnet, Physical Review B 63 (2001) 140415(R).
    DOI: 10.1103/PhysRevB.63.140415
  18. Kenji Harada and Naoki Kawashima: Loop Algorithm for Heisenberg Models with Biquadratic Interaction and Phase Transitions in Two Dimensions, Journal of Physical Society of Japan 70 (2001) 13-16.
    DOI: 10.1143/JPSJ.70.13
  19. He-Ping Ying and Kenji Harada: Short-time dynamics and magnetic critical behavior of the two-dimensional rand-bond Potts model, Physical Review E 62 (2000) 174-178.
    DOI: 10.1103/PhysRevE.62.174
  20. S. Todo, C. Yasuda, K. Kato, K. Harada, N. Kawashima, S. Miyashita, H. Takayama: Quantum phase transition of two-dimensional diluted Heisenberg antiferromagnet, Progress of Theoretical Physics Supplement 138 (2000) 507-512.
    DOI: 10.1143/PTPS.138.507
  21. K. Kato, S. Todo, K. Harada, N. Kawashima, S. Miyashita and H. Takayama: Quantum phase transition of the randomly diluted Heisenberg antiferromagnet on a square lattice, Physical Review Letters 84 (2000) 4204-4207.
    DOI: 10.1103/PhysRevLett.84.4204
  22. S. Todo, K. Kato, H. Takayama, K. Harada, N. Kawashima, S. Miyashita: Quantum Monte Carlo study of site-diluted Heisenberg antiferromagnet on a square lattice, International Journal of Modern Physics C 10 (1999) 1399-1407.
    DOI: 10.1142/S0129183199001170
  23. Kenji Harada: Numerical Study of Quantum Spin Models by Loop Algorithm, Doctoral Thesis, Kyoto University (1998).
    DOI: 2433/77874
  24. Kenji Harada and Naoki Kawashima: Kosterlitz-Thouless transition of quantum XY model in two dimensions, Journal of Physical Society of Japan 67 (1998) 2768-2776.
    DOI: 10.1143/JPSJ.67.2768
  25. Kenji Harada, Matthias Troyer and Naoki Kawashima: The Two-Dimensional S=1 Quantum Heisenberg Antiferromagnet at Finite Temperatures, Journal of Physical Society of Japan 67 (1998) 1130-1133.
    DOI: 10.1143/JPSJ.67.1130
  26. Kenji Harada and Naoki Kawashima: Universal jump in helicity modulus of the two-dimensional quantum XY model, Physical Review B 55 (1997) 11949(R)-11952(R).
    DOI: 10.1103/PhysRevB.55.R11949

Proceedings

  1. Kenji Harada, "Tensor Network Studies of Quantum Frustrated Magnets",
    JPS Conf. Proc. 3 , 014031 (2014) [7 pages],
    Proceedings of the International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2013).
    DOI: 10.7566/JPSCP.3.014031
  2. 原田健自, "多体問題におけるテンソルネットワーク法",
    京都大学 数理解析研究所(RIMS) 研究集会「次世代計算科学の基盤技術とその展開」 RIMS研究集会報告書 No.1848 (2012) 83-92.
  3. Mitsuaki Tsukamoto, Kenji Harada, Naoki Kawashima, "Quantum Monte Carlo Simulation of S=1/2 Heisenberg model with Four Spin Interaction",
    Proceedings of the 25th International Conference on Low Temperature Physics (Amsterdams, The Netherlands, 2008), Journal of Physics: Conference Series 150 (2009), 042218.
  4. Kenji Harada, Naoki Kawashima and Matthias Troyer, "Phase Diagram of the S=1 Bilinear Biquadratic Model",
    Proceedings of The 24th International Conference on Low Temperature Physics(LT24) (Florida, USA, 2005), 850 (2006), 1085-1086 (The AIP Conference Proceedings Series).
  5. Kenji Harada, "Quantum World-line Monte Carlo Method with Non-binary Loops and Its Application",
    Proceedings of The 18th Annual Workshop on Recent Developments of Computer Simulation Studies in Condensed Matter Physics (Athens, USA, 2005), 105 (2006), 13-26 (Springer Proceedings in Physics).
  6. Kenji Harada and Naoki Kawashima, "Quadrupolar order in the quantum XY model with cubic anisotropy", Order and Disorder in Quantum Spin Systems: Proceedings of the 16th Nishinomiya Yukawa Memorial Symposium and the Yukawa Institute for Theoretical Physics Workshop on Order, Disorder and Dynamics in Quantum Spin Systems, Progress of Theoretical Physics Supplement 145 (2002) 194-199.
    DOI: 10.1143/PTPS.145.194

Talks

  1. (シンポジウム講演)"繰り込み群とテンソルネットワーク",
    日本物理学会 第72回年次大会 領域11、領域3、素粒子論領域合同シンポジウム「テンソルネットワーク法とその可能性」, 2017年3月18日 (大阪大学, 豊中市).
  2. (INVITED TALK)"General Entanglement Branching in a Tensor Network",
    Fourth Workshop on Tensor Network States: Algorithms and Applications, Dec. 14, 2016 (National Center for Theoretical Sciences, Hsinchu, Taiwan).
  3. (INVITED TALK)"Branching and tensor network",
    International Workshop on Tensor Networks and Quantum Many-Body Problems (TNQMP2016), June 27, 2016(ISSP, Kashiwa, Chiba).
  4. "経路積分量子モンテカルロ法の負符号問題と1次元量子系のトポロジカル秩序の関係",
    Quantum Computation and Machine Learning Seminar Series, 2016年3月16日 (早稲田大学).
  5. (シンポジウム講演)"シミュレーションで探る量子の世界:絶対零度での秩序と臨界現象",
    スパコン「京」がひらく社会と科学 シンポジウム「スーパーコンピュータの今とこれから」, 2016年1月29日 (よみうり大手町ホール).
  6. (チュートリアル講演)"量子フラストレート磁性体のテンソルネットワークを用いた数値的研究",
    第32回量子情報技術研究会 (QIT32), 2015年5月26日 (大阪大学Σホール).
  7. "Tensor network in condensed-matter physics",
    青木・常行研合同セミナー, 2015年4月28日(東京大学理学部).
  8. (シンポジウム講演)"二次元SU(N)ハイゼンベルグモデルにおける脱閉じ込め量子臨界現象",
    日本物理学会 第70回年次大会 シンポジウム「『京』が拓いた物性物理」, 2015年3月22日 (早稲田大学).
  9. "Quantum Monte Carlo study of Quantum Criticality on SO(N) Bilinear-biquadratic Chains",
    International Workshop on New Frontier of Numerical Methods for Many-Body Correlations ― Methodologies and Algorithms for Fermion Many-Body Problems, Feb. 18, 2015 (Hongo Campus, The University of Tokyo) (Japan).
  10. (INVITED TALK)"Quantum Monte Carlo study of Quantum Criticality on SO(N) Bilinear Biquadratic Chains",
    the 9th International Conference on Computational Physics (ICCP9), Jan. 07, 2015 (National University of Singapore) (Singapore).
  11. "MERAテンソルネットワークを用いた量子多体系の計算手法",
    独立行政法人 理化学研究所セミナー, 2014年12月26日 (理化学研究所計算科学研究機構(AICS)).
  12. (INVITED TALK)"MERA tensor network and its application on quantum frustrated magnets",
    10sor network workshop --- Field 2x5 joint workshop on new algorithms for quantum manybody problems ---, Nov. 25, 2014, (Kashiwa Future Center, Kashiwa, Chiba) (Japan).
  13. "Possibility of Deconfined Criticality in SU(N) Heisenberg Models at Small N",
    the YITP long-term Workshop "Novel Quantum States in Condensed Matter 2014" (NQS2014), Nov. 17, 2014(YITP, Kyoto university, Kyoto) (Japan).
  14. "SU(N)ハイゼンベルクモデルで脱閉じ込め転移はあるのか?",
    物性研スパコン共同利用・CMSI 合同研究会(第4回 CMSI 研究会), 2013年12月11日 (東京大学物性研究所).
  15. (INVITED TALK)"Deconfined quantum criticality in SU(N) Heisenberg models: Finite size scaling analysis based on Bayesian inference",
    Taipei Tensor Network Workshop 2013, Dec. 4, 2013 (National Taiwan University, Taipei)(Taiwan).
  16. "Bayesian Inference in the Scaling Analysis of Critical Phenomena",
    大阪大学大学院理学研究科物理学専攻 黒木研究室セミナー,2013年5月13日.
  17. "脱閉じ込め臨界現象のユニバーサリティ",
    第3回 CMSI 研究会 〜超並列計算が拓く新しい計算物質科学〜,2012年12月3日(自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター).
  18. "Numerical study of quantum frustrated magnets using entanglement renormalization: spin-1/2 spatially anisotropic triangular antiferromagnets and Shastry-Sutherland model",
    基研研究会「量子スピン系の物理」,2012年11月13日(京都大学基礎物理学研究所).
  19. "幾何学的なフラストレーションがある量子磁性体の基底状態に関するテンソルネットワーク変分法を用いた数値的研究",
    2012年度 第9回 待兼山コロキウム,2012年11月8日 (大阪大学サイバーメディアセンター, 大規模計算科学研究部門).
  20. (INVITED TALK)"Numerical study of quantum frustrated magnets using entanglement renormalization",
    International Workshop on Cooperative Quantum Dynamics and Its Control (CQDC'12), October 30, 2012 (Jeulich super computer center, Jeulich) (Germany).
  21. (招待講演)"多体問題におけるテンソルネットワーク法",
    RIMS研究集会「次世代計算科学の基盤技術とその展開」, 2012年10月24日 (京都大学数理解析学研究所).
  22. "Numerical study of incommensurability of the spiral state on spin-1/2 spatially anisotropic triangular antiferromagnets using entanglement renormalization",
    Conference on Computational Physics (CCP2012) for Physics, Chemistry, Biology, Engineering and related academic fields and industrial applications, October 15, 2012 (Kobe) (Japan).
  23. (INVITED TALK)"Bayesian Inference in the Scaling Analysis of Critical Phenomena",
    International Workshop on Recent Developments of Studies on Phase Transitions 2012, June 19, 2012 (University of Tokyo) (Japan).
  24. "テンソルネットワーク変分法:空間異方的な三角格子上の反強磁性ハイゼンベルグモデル",
    CMSI第1部会 & CREST主催 「強相関系に対する計算科学手法とその応用」に関する研究会, 2012年1月28日(東京大学(本郷キャンパス)).
  25. "三角格子上の格子モデルのためのエンタングルメント繰り込み",
    基研研究会「量子多体系のエンタングルメントとくりこみ群」,2011年12月16日(京都大学基礎物理学研究所)
  26. "Magnetic Structure of Ground States in Spatially Anisotropic Triangular Antiferromagnets",
    the 26th Nishinomiya-Yukawa Memorial International Workshop "Novel Quantum States in Condensed Matter 2011 (NQS2011)", November 8, 2011 (YITP, Kyoto University) (Japan).
  27. "エンタングルメントと繰り込み:フラストレーションのある量子磁性体の基底状態計算",
    物性科学領域横断研究会(ポスター), 2010年11月28日(東京大学).
  28. (INVITED TALK)"Entanglement renormalization on the triangular lattice",
    New Development of Numerical Simulations in Low-Dimensional Quantum Systems: From Density Matrix Renormalization Group to Tensor Network Formulations, Oct. 2010 (YITP, Kyoto University) (Japan).
  29. (INVITED TALK)"Entanglement renormalization of quantum frustrated magnets",
    Japan-Swiss Joint Workshop: New Trends in Theory of Correlated Materials, Aug. 2010 (Chiba, Japan).
  30. (INVITED TALK)"Multi-scale Entanglement Renormalization on a Triangular Lattice",
    Miniworkshop on Tensor Network Based Numerical Methods (Numerical Methods in Strongly Correlated Physics), May 28, 2010 (Nathional Center for Theoretical Sciences, National Tsing Hua University) (Hsinchu, Taiwan).
  31. "Quadrupolar order in the bilinear-biquadratic model",
    May 25, 2010 (Academia Sinica) (Taipei, Taiwan).
  32. "フラストレートした量子スピン系のマルチスケールエンタングルメント繰り込み(MERA)",
    基研セミナー,2010年3月30日 (京都大学基礎物理学研究所).
  33. "フラストレートした量子スピン系のマルチスケールエンタングルメント繰り込み(MERA)",
    次世代スパコン物性科学分野研究会「新物質とエネルギー」(ポスター), 2010年3月10日 (東京国際フォーラム).
  34. "エンタングルメントと繰り込み:フラストレーションのある量子磁性体の基底状態計算",
    特定領域研究「フラストレーションが創る新しい物性」平成21年度領域成果報告会(ポスター), 2010年1月8日(京都大学基礎物理学研究所).
  35. (招待講演)"エンタングルメント繰り込み:テンソルネットワークを用いたフラストレートした量子スピン系の計算手法",
    スーパーコンピュータ共同利用 短期研究会 計算物理学, 2009年12月11日 (東京大学物性研究所) .
  36. (INVITED TALK)"Multi-scale entanglement renormalization of the spin-1/2 Heisenberg model on a triangular lattice",
    Workshop on Matrix Product State Formulation and Density Matrix Renormalization Group Simulations (MPS and DMRG), August 13, 2009 (Oxford Kobe Institute) (Kobe, Japan).
  37. "Quantum Monte Carlo simulations of quantum S=1 spin models with bi-quadratic interactions",
    Supercomputing in Solid State Physics 2009, February 18, 2009 (ISSP, Univ. of Tokyo) (Kashiwa, Japan).
  38. "Monte Carlo Study of Quantum Phase Transition in the Quasi-One-Dimensional SU(N) model",
    Symposium "Topological Aspects of Solid State Physics" (Poster), June 24, 2008 (YITP, Kyoto Univ.).
  39. "Monte Carlo Study of Quantum Phase Transition in the Quasi-One-Dimensional SU(N) model",
    The 1st International Conference of the Grand Challenge to Next-Generation Integrated Nanoscience (Poster), June 6, 2008 (ISSP, Univ. of Tokyo) (Kashiwa, Japan).
  40. "量子拡張アンサンブル法とその拡散過程",
    石原研究室セミナー, 2007年7月24日 (東北大学理学部物理学専攻).
  41. "量子マルチカノニカルモンテカルロ法のダイナミクス",
    文部科学省次世代スーパーコンピュータプロジェク ト ナノ分野グランドチャレンジ研究 次世代ナノ統合シミュレーションソフ トウェアの研究開発「次世代ナノ情報機能・材料」研究会, 2007年3月28日(兵庫).
  42. "Quantum Phase Transition between Two Ordered Phases with Unrelated Symmetries",
    International Workshop and Symposium on Computational Approaches to Quantum Critical Phenomena, August 9, 2006 (ISSP, Univ. of Tokyo) (Kashiwa, Japan).
  43. "Loop Algorithm with Non-binary Loops",
    International Workshop and Symposium on Computational Approaches to Quantum Critical Phenomena, August 2, 2006 (ISSP, Univ. of Tokyo) (Kashiwa, Japan).
  44. "Phase Diagram of the S=1 Bilinear Biquadratic Model",
    The 24th International Conference on Low Temperature Physics(LT24) (Poster), August 15, 2005 (Florida, USA).
  45. "Bilinear biquadratic モデルの四重極秩序に関する数値的研究",
    基研談話会,2005年7月22日 (京都大学基礎物理学研究所).
  46. (INVITED TALK)"Quantum World-line Monte Carlo Method with Non-Binary Loops",
    The 18th Annual Workshop on Recent Developments of Computer Simulation Studies in Condensed Matter Physics, March 8, 2005 (Univ. of Georgia) (Athens, USA).
  47. "非バイナリーループを用いる世界線量子モンテカルロ法",
    「モンテカルロ法の新展開3」,2005年2月28日 (京都大学基礎物理学研究所).
  48. "非バイナリーループを用いる世界線量子モンテカルロ法とその応用: 量子SU(N)モデルと量子bilinear-biquadraticモデル",
    理論セミナー,2005年2月18日 (東京大学物性研究所).
  49. (招待講演)"量子スピン系の世界線モンテカルロ法",
    「物性理論の新潮流 若手研究会」,2004年2月20日 (東京大学物性研究所) .
  50. "量子スピン系のモンテカルロシミュレーション",
    第52回理論応用力学講演会,2003年1月28日 (日本学術会議) .
  51. "Invaded loop algorithm for quantum XY model",
    凝縮系理論研究室セミナー,2000年1月21日 (首都大学東京 (旧都立大) ) .
  52. "二次元希釈反強磁性ハイゼンベルグ模型の基底状態相転移",
    研究会「CP-PACSによる計算物理学」,1999年2月16日 (筑波大学計算物理学研究センター) .