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相関電子系の新しい大規模計算アルゴリズム

研究報告コード R070000006
整理番号 R070000006
掲載日 2008年4月11日
研究者
  • 今田 正俊
研究者所属機関
  • 東京大学物性研究所
研究機関
  • 東京大学物性研究所
報告名称 相関電子系の新しい大規模計算アルゴリズム
報告概要 研究のねらい:新物質探索や次世代のエレクトロニクス開発の展望を切り開くために、多様な物質の示す物性を第一原理から理解することを可能にするシミュレーション技術の開発の需要は大きい。このプロジェクトでは経路積分繰り込み群法を技術の核とし、電子相関効果が重要でない周辺部では従来の密度汎関数法を組み合わせて、シームレスに複雑な系のハイブリッド型大規模計算が可能になるような手法とシミュレーション技術を開発実用化することを狙う。
構想と見通し:このプロジェクトでは強相関効果をバイアスのかからない形で考慮する数値計算アルゴリズムを開発応用するとともに現実物質の第一原理電子状態計算に組み込める形に持ってゆくことを目標としている。このために経路積分繰り込み群計算と、密度汎関数法の計算をそれぞれルーチン化して行なえるような計算コードを整備する。この目標を実現したときにおこなう具体的な計算の手続きの例を表わすと以下のようなステップで構成されている。(1)密度汎関数計算およびGW近似により、遷移金属酸化物や有機化合物のバンド計算を行なうとともに、電子相関の強いバンドの遮蔽された動的クーロン相互作用の大きさを求める。(2)電子相関の強いバンドについて、GW近似から求めたクーロン相互作用をもとに、有効理論模型を構成する。(3)この有効ハミルトニアンに対して、経路積分繰り込み群法、および相関射影法による計算を行ない、ゆらぎの効果を正確に取り込む。磁気相関、電荷相関、超伝導相関その他の物理量が計算できる。この計算プロセスを実現できれば、電子相関の強い系で、時間的空間的ゆらぎの効果も含めた精度の高い計算手法がはじめて実現することになる。
画像

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研究分野
  • 電子構造一般
関連発表論文 (1) M. Imada, S. Onoda, T. Mizusaki, and S. Watanabe, “Tools for Studying Quantum Emergence near Phase Transitions”,the International Conference in Highlights in Condensed Matter Physics in Salerno, Italy 9-11, May 2003, eds. A. Avella, R. Citro, C. Noce, and M. Salerno, AIP Conference Prodeedings Volume 695 (Melville, New York, 2003), pp75.
(2) M. Imada, T. Mizusaki, and S. Watanabe, "Path-Integral Renormalization Group Method" The Monte Carlo Method in the Physical Sciences Celebrating the 50th Anniversary of the Metropolis Algorithm, Los Alamos, New Mexico 9-11 June 2003, eds. J.E. Gubernatis, AIP Conference Proceedings Volume 690 (Melville, New York, 2003), pp. 207-217.
(3) T. Mizusaki, and M. Imada, "Quantum-Number Projection in the Path-Integral Renormalization Group Method" Phys. Rev. B 69, 125110 (2004).
(4) M. Imada, "Quantum Mott Transition and Multi-Furcating Criticality" J. Phys. Soc. Jpn. 73, 1851 (2004).
(5) S. Watanabe, and M. Imada "Precise Determination of Phase Diagram for Two-Dimensional Hubbard Model with Filling- and Bandwidth-Control Mott Transitions: Grand-Canonical Path-Integral Renormalization Group Approach" J. Phys. Soc. Jpn. 73, 1251 (2004).
(6) F. Aryasetiawan, M. Imada, A. Georges, G. Kotliar, S. Biermann, A. I. Lichtenstein "Frequency-dependent local interactions and low-energy effective models from electronic structure calculations" Phys. Rev. B70, 195104 (2004)
(7) I.V. Solovyev and M. Imada "Screening of Coulomb interactions in transition metals" Phys. Rev. B71 045103 (2005)
(8) M. Imada "Universality classes of metal-insulator transitions in strongly correlated electron systems and mechanism of high-temperature superconductivity" Phys. Rev. B 72 075113 (2005).
(9) K. Hanasaki and M. Imada "Charge Ordered Insulator without Magnetic Order Studied by Correlator Projection Method" J. Phys. Soc. Jpn. 74, 2769 (2005).
(10) Y. Imai, I. Solovyev, and M. Imada "Electronic structure of strongly correlated systems emerging from combining path-integral renormalization group with the density-functional approach" Phys. Rev. Lett. 95 176405 (2005).
(11) M. Imada, Correlator Projectio Theory, International Conference on Highlights in Condensed Matter Physics, Salerno, Italy, May 9-11, 2003.
(12) M. Imada, Path-Integral Renormalization Group Method, International Conference on the Monte Carlo Method in the Physical Sciences Celebrating the 50th Anniversary of the Metropolis Algorithm, Los Alamos, USA, June 9-11, 2003.
(13) M. Imada, Numerical Tools and Outcome for Competing Orders in Strongly Correlated, International Symposium on Competing Phases in Novel Condensed-Matter Systems, Wurzburg, Germany, July 9-11, 2003.
(14) 今田正俊、強相関電子系のウィグナー結晶、電荷秩序 日本物理学会2004年春季大会シンポジウム (領域12)「クーロン系の構造形成:電子から高分子まで」2004年3月九州大学
(15) M. Imada, Competing Phases and Opticel Properties 4th International Conference on Low Energy Electrodynamics in Solids (LEES 04), July 18-23, 2004, Kloster Banz, Germany
(16) M. Imada, Density Fluctuation and Superconductivity near Mott Criticality German-Japanese Symposium, Competing Phases in Novel Condensed-Matter Systems August 1-5, 2004, Lauterbad, Germany
(17) 今田正俊、強相関電子系の第一原理シミュレーション手法の開発と電子状態予測 日本物理学会2004年秋季大会シンポジウム(領域4)「計算機ナノマテリアルデザイン・量子シミュレーション手法の開発と応用」2004年9月青森大学
(18) M. Imada, Electronic structure calculation with new tools for realistic correlated electron systems Second International Workshop on Ordering Phenomena in Transition Metal Oxides September 26-29, 2004, Wildbad Kreuth, Germany
(19) M. Imada, First-principles method for strongly correlated electrons: PIRG+CLDA-GW NAREGI Workshop on Electronic Transport, Excitation and Correlation in Nanoscale, October 4-6, 2004, Sapporo
(20) M. Imada, Theory of Electron Differentiation Revealed by Photoemission Experiments International Workshop on Strong Correlations and ARPES: Recent Progress in Theory and Experiment, April 4-8, 2005, Dresden, Germany
研究報告資料
  • 今田 正俊. 相関電子系の新しい大規模計算アルゴリズム. シミュレーション技術の革新と実用化基盤の構築 第1回 シンポジウム 講演要旨集, 2005. p.61 - 65.

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