2023

鈴木 雄大氏 (慶應義塾大学 理工学研究科 泰岡研究室)

  • タイトル:量子カーネル法の実応用における課題について
  • 日時: 11/9(木) 16:30~   
  • 場所: ディスカッションルーム2(14-212)
  • アブストラクト:量子カーネル法は,分類などの機械学習タスクにおいて従来手法の性能を凌駕する可能性が示された量子機械学習手法である[1].本手法の特徴は,広大なヒルベルト空間を機械学習のための特徴空間として活用することにある.この量子特徴空間においてデータの法則性が見つけやすくなり,従来手法では捉えられなかったパターンが認識できるようになると期待されている.一方で本手法は,類似度消失問題という,量子ビット数の増加に伴い実装性と訓練可能性が損なわれるという課題が知られている[2,3].本セミナーでは,量子カーネル法における類似度消失問題の詳細と,この問題を回避しうる状況について紹介する.
    [1] Y. Liu, S. Arunachalam, K. Temme, Nature Physics 17, 1013–1017 (2021).
    [2] Y. Suzuki, H. Kawaguchi, N. Yamamoto, arXiv:2210.16581.
    [3] Y. Suzuki, M. Li, arXiv:2310.00361, 2023. 
  • 問い合わせ先:野村悠祐(nomura_at_appi, _at_→@, appi→appi.keio.ac.jp)

田中 克大氏 (東大)

  • タイトル:反強磁性金属を用いたトンネル磁気抵抗効果の理論計算
  • 日時: 7/13(木) 13:30~   
  • 場所: ディスカッションルーム2(14-212)
  • アブストラクト:トンネル磁気抵抗 (TMR) 効果は、磁性金属で絶縁体を挟んだ接合系において、両磁性層の持つ磁気モーメントの向きが平行な場合と反平行な場合とでトンネル抵抗が変化する現象である。TMR 効果にはマクロなスピン偏極が必要であると考えられてきたため、従来、磁性層には強磁性体が用いられてきた。しかし最近我々は、反強磁性体を用いた場合にも TMR 効果が実現することを示した [1]。また同様の報告が他グループによっても独立に行われており [2]、反強磁性 TMR 効果の更なる機構解明が望まれる。本セミナーでは、近年我々が取り組んでいる TMR 効果の研究 [1, 3] について、主に理論計算の観点から紹介したい。
    [1] X. Chen, T. Higo, KT et al., Nature 613, 490 (2023).
    [2] P. Qin et al., Nature 613, 485 (2023).
    [3] KT, T. Nomoto, and R. Arita, Phys. Rev. B 107, 214442 (2023). 
  • 問い合わせ先:野村悠祐(nomura_at_appi, _at_→@, appi→appi.keio.ac.jp)

大門 俊介氏 (量研)

  • タイトル:AIによる量子伝導現象の解読
  • 日時: 6/15(木) 13:30 ~   
  • 場所: ディスカッションルーム9(14-219)
  • アブストラクト:ナノ量子系の電気伝導は、一般に周期性をもたない不規則な磁場依存性を示すことが知られている。この磁気伝導度ゆらぎは、試料内で電子が複雑に散乱・干渉することで引き起こされ、試料固有の振動が観測されることから「量子指紋」と呼ばれる。一方で、不規則に振動する量子指紋を解読することは従来の解析手法では困難であり、ミクロな内部情報を抽出することはできなかった。そこで本研究では、量子指紋を解読可能な深層生成ネットワークを開発し、複雑な磁気伝導度ゆらぎからミクロな内部情報の抽出に挑戦した。講演では、開発ネットワークによる試料のミクロ構造および量子干渉情報の生成と、実験データへの応用について紹介する。
  • 問い合わせ先:野村悠祐(nomura_at_appi, _at_→@, appi→appi.keio.ac.jp)

田中 章詞氏(理研)

  • タイトル:近年の深層学習について
  • 日時: 5/16(火) 16:30 ~   
  • 場所: ディスカッションルーム2(14-212)
  • アブストラクト:2012年ごろから大きく進展があった深層学習のテクニックですが、近年では更なる進化と、それに伴ってライブラリも並行して進化してきています。本講演ではその近年の深層学習技術の発展のオーバービューと最近の有用と思われるライブラリの説明をしたいと思います。
  • 問い合わせ先:野村悠祐(nomura_at_appi, _at_→@, appi→appi.keio.ac.jp)

2022

乾 幸地氏(東大物工)

  • タイトル:自動微分を用いた目的の性質を満たすハミルトニアンの逆設計
  • 日時: 9/20(火) 14:00~   
  • 場所: 12棟202C
  • アブストラクト:物質科学の究極の目的は、望みの性質を持つ物質や材料を自在に作り出すことである。近年、目的となる物理的な性質からハミルトニアンを推定するという逆問題を解く形のアプローチが注目され[1]、ベイズ推定や生成モデル、摂動論などを用いた研究が行われている[2-5]が、計算コストや汎化性能、計算可能な物理量に制約があるといった課題が残されている。我々は機械学習の分野で活用されている自動微分を用いて、目的とする物理的な性質を示すハミルトニアンを自動で構築する汎用的なフレームワークを開発した。このフレームワークを量子異常ホール効果に適用することで、このフレームワークがHaldaneモデルを再発見するだけでなく、その6倍大きな異常ホール効果を示す新しいハミルトニアンを自動で生成できることを紹介する。また、光起電力効果[6]への応用では、太陽光の照射によって電子が非共面的なスピン配置の上を動くことによって、約900A/m2の光電流が発生することを示す[7]。コードはgithubに公開してある[8]。[1] E. Lander et al., Materials Genome Initiative Strategic Plan (National Science and Technology Council, 2021).[2] G. L. W. Hart et al., Nature Materials 4, 391 (2005).[3] R. Tamura and K. Hukushima, Phys. Rev. B 95, 064407 (2017).[4] B. Sanchez-Lengeling and A. Aspuru-Guzik, Science, 361, 6400 (2018).[5] H. Fujita et al., Phys. Rev. B 97, 075114 (2018).[6] R. C. Miller, Phys. Rev. 134, A1313 (1964).[7] K. Inui and Y. Motome, arXiv:2203.07157 (2022).[8] https://github.com/koji-inui/automatic-hamiltonian-design
  • 問い合わせ先:野村悠祐(nomura_at_appi, _at_→@, appi→appi.keio.ac.jp)

Dr. Natsumi Komatsu (Rice University)

  • Title: Thermoelectric and Electronic Transport Studies of Ultrahigh-Conductivity Carbon Nanotube Fibers
  • Date: 2022.5.25 (Wed) 9:30-10:30
  • Place: 14棟7階フォーラム
  • Abstract: Ever since the discovery of carbon nanotubes (CNTs), it has long been a challenging goal to create macroscopically ordered assemblies, or crystals, of CNTs that preserve the extraordinary properties of individual CNTs on macroscopic fibers of aligned CNTs with ultrahigh electrical conductivity have been successfully fabricated, but their transport properties and mechanisms have not been systematically investigated. We first studied their electronic transport properties, and found the aligned CNT fiber to be in the weak localization regime at low temperatures, in contrast to all previously studied CNT assemblies, whose low-temperature transport behaviors were described by hopping carriers in strongly localized regimes. Indeed, we observed the phenomenon of universal conductance fluctuations, which is a hallmark of quantum coherent transport, in bundles that constitute the fibers at low temperatures. We further found a series of exceptional properties for the aligned CNT fibers: high continuous current rating, a thermal conductivity comparable to copper, and the largest thermoelectric power factor ever achieved for any CNT sample. These findings will lead to deeper understanding of dominant electronic transport mechanisms inside the fibers, and also provide a route for new opportunities for electrical, thermal, and thermoelectric applications.
  • Bio: Natsumi Komatsu received a B.S. degree from Keio University, and received an M.S. degree and Ph.D. degree from Rice University. Her research interests include developing macroscopically aligned carbon nanotubes and investigating their electrical, thermal, optical, and thermoelectric properties. During her PhD at Rice, she served as a graduate student ambassador as well as a Grad STRIVE liaison. She is an alumna of two TOMODACHI programs and Funai Overseas Scholarship.
  • Organizer: Tomoko Shimizu