2025年 | プレスリリース?研究成果
量子ダイナミクスの非線形性を解析できる新手法を開発 ─ 新たな材料設計や量子デバイス開発などへの貢献に期待 ─
【本学研究者情报】
〇大学院理学研究科物理学専攻
助教 小野 淳（おの あつし）
【発表のポイント】
- 入力と出力が比例しない现象を记述する非线形応答関数（注1）を実时间シミュレーションから抽出するための新たな理论を构筑し、具体的な数値计算からその妥当性を示しました。
- 本理论は、现実的な计算コストで、物理量の时间変化を计算できるあらゆる数値的手法に适用可能な一般的な枠组みを与えます。
- 强い电子间相互作用が働く系などの従来扱いが困难であった様々な物理系の非线形応答を効率的に解析できるため、より多くの分光学的知见が得られるようになり、新たな材料设计や量子デバイス开発にも贡献することが期待されます。
【概要】
物质に强い刺激を与えると、入力（力や电磁场）と出力（物理量の変化）の比例関係が崩れる「非线形応答」が现れます。この非线形応答を详しく解析することは、物质の动力学的?分光学的性质を深く理解するために欠かせません。しかし従来の手法では、复雑に入り混じった非线形応答から必要な成分だけを取り出すことは困难でした。
东北大学大学院理学研究科の小野 淳 助教は、物理量の時系列データから非線形応答関数を抽出するための新たな理論的枠組みを構築しました。これは既存の任意の実時間シミュレーション手法に適用可能であり、従来難しかった強い電子間相互作用や多くの自由度、環境への散逸などを伴う複雑な系でも非線形応答を解析することが可能になります。これにより、非線形応答を活用した機能性材料や量子デバイスの研究開発を加速することが期待されます。
本研究の成果は、2025年7月9日付で、米国物理学会が刊行する学術誌Physical Review Lettersにオープンアクセス論文として掲載されました。
図1. （左）バネに繋がれたおもりの模式図。力fを加えると、変位xが生じる。（右）力と変位の関係。通常、力の大きさfとおもりの変位xは比例するが、力が大きくなると比例関係からのずれ（非线形応答）が生じる。
【用语解説】
注1. 非線形応答関数：外部から加えられる力に対して、物理量に生じる変化量との関係を結びつける量を一般に応答関数という。特に、力と変化量との間に比例関係が成り立たない場合に非線形応答関数と呼ばれる。
【论文情报】
タイトル： Extracting Nonlinear Dynamical Response Functions from Time Evolution
著者： Atsushi Ono*
*責任著者：东北大学大学院理学研究科 助教 小野淳
掲載誌：Physical Review Letters
顿翱滨：
问い合わせ先
（研究に関すること）
东北大学大学院理学研究科物理学専攻
助教 小野 淳（おの あつし）
TEL: 022-795-6365
Email: a.ono*tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）
（报道に関すること）
东北大学大学院理学研究科
広报?アウトリーチ支援室
TEL: 022-795-6708
Email: sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）
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