密度行列繰り込み群法による量子アニーリングシミュレータの開発

半導体デバイスの微細化技術の限界から「ポストムーア時代」に差し掛かった現在、量子コンピュータの発展はその「ポストムーア時代」を担う第一候補とも考えられます。しかしながら、そのハードウェア開発については依然として様々な問題が存在します。例えば、量子アニーリング方式の量子コンピュータについては、量子ビット数に対応して一般的には小さくなるエネルギーギャップに対してどのように対策するかなどがその技術的課題のひとつです。そこで、このような問題点を解決するため、密度行列繰り込み群法による世界で初めての量子アニーリングシミュレータを開発しました。この量子アニーリングシミュレータは、主要な利用者としてハードウェア開発者や研究者を想定し、エネルギーギャップや量子アニーリングを安定化させると考えられる効果を含む系でのシミュレーション、また各種物理量の計算など、ハードウェア開発に資する機能が実装されています。また、これまでに密度行列繰り込み群法の並列化手法として実績のある大規模並列アルゴリズムを導入し、高効率な大規模並列計算を実行することが可能です。また、PC上においても10,000量子ビット規模のシミュレーションを現実的な計算時間で実行することが可能です。本研究は、2018年度・2019年度未踏ターゲット事業(量子アニーリング部門)「時間依存密度行列繰り込み群法による量子アニーリングシミュレータの開発」により開発され、量子アニーリングシミュレータQuartzとして公開予定です。

• 未踏ターゲット事業成果報告資料

分散メモリ型並列計算による量子回路シミュレータの高速化

量子計算機の優位性を利用した量子アルゴリズムを効率的に開発するためには古典計算機上で量子回路の性能を評価する量子回路シミュレータの高速化が不可欠となる。本研究では任意の2-qubit演算の積で表現されるテンソルネットワーク状態の評価に特化した量子回路シミュレータの開発を行った。実装はFortran90で行い、OpenMPおよびMPI規格に準拠したハイブリッド並列環境で動作する。各MPIプロセス内のゲート演算に関しては,Qulacsにおける2-qubitゲート演算のOpenMP並列実装を参照した。また、プロセス間に分散して記憶される状態ベクトルのアドレス管理に関しては「京」の利用による先行研究を参照した。実行性能を理研のスーパーコンピュータ「HOKUSAI GreatWave」において評価した結果、既存の実装の中でも最高速を誇るQulacsと比較して28 qubitsの系で最大で36倍も高速であることから、シミュレーション速度の面での優位性を持つことが確認された。なお、本研究は2018年度未踏ターゲット事業（ゲート式量子コンピュータ部門）の支援によるものである。

• 未踏ターゲット事業成果報告資料

大規模並列密度行列繰り込み群法の研究開発

密度行列繰り込み群(Density Matrix Renormalization Group: DMRG)法は、一次元的な構造を持つ量子多体系の数値的計算手法として最も効率的な手法の一つとして知られています。計算の目的とする物理量を適切に表現する基底のみでその計算を実行するDMRG法は、指数関数的に増大する量子多体系の内部自由度を一定の範囲に留めることにより、数値的厳密な手法では非現実的なサイズの系の計算を可能にします。その一方、このDMRG法の多次元系への適用は、その計算精度を保つために必要とされる基底の数が非常に巨大になるため、その計算コストも非常に巨大になります。しかしながら、近年の計算機科学の発展により、密度行列繰り込み群法の二次元系への適用は十分現実的となっています。また、量子モンテカルロ法ではいわゆる負符号問題のため適用が困難な系に対しても適用が可能であることなど、密度行列繰り込み群法を多次元系への適用には非常に大きな意義があります。本研究チームでは、このような多次元強相関系への適用を想定した大規模並列密度行列凝りこみ群法の開発に取り組んでいます。開発された密度行列繰り込み群法プログラムは、「京」全ノードを用いた実行で理論性能比70%以上(約7.8 PFLOPS)の実行性能を達成しており、非常に効率的な計算を実行することが可能です。開発された大規模並列DMRG法プログラムは、各種用途に応じて「Dynamical DMRG」、「2-D DMRG」、「paraDMRG」として公開しており、随時講習会も開催しています。

• Dynamical DMRGの紹介

• 2-D DMRGの紹介

• paraDMRGの紹介

補助場量子モンテカルロ法の高度化

強相関電子系の物性を近似によらず調べるため、補助場量子モンテカルロ法の研究開発を行っている。基底状態に対する補助場法は、ハミルトニアンを肩に持つ指数関数演算子による射影操作で任意の初期状態から基底状態を求めるスキームとなっている。この射影を行う際に補助場自由度を導入することで、計算コストは系のサイズ(N)に対してN³に抑えられるため、非常に大きな系の性質を高精度で調べることが可能となる。我々の実装では初期波動関数の選択を工夫することで、高速に基底状態へ漸近することを可能とした。また、キャッシュを有効利用するためのdelayed update法や、丸め誤差の積算を防ぐための特異値分解に関して計算コストの少ないアルゴリズムを選択することで計算コードの最適化を行った。その結果、「京」1ノード当たりの単体性能については最高で理論性能の80%程度まで達成することを確認した。実際の研究例としては、グラフェンの有効模型であるハニカム格子上のハバード模型に関して計算を行い、この模型に関する先行研究ではN=628までの計算が最大であったのに対し、サイト数で4倍のN=2592（計算規模に関しては約100倍）までの計算を実現した。

• GS-QMCの紹介

ハニカム格子ハバード模型の基底状態相図

相互作用を持つにも関わらず絶対零度まで秩序化を起こさない「スピン液体相」の探索は現在の物性分野において最も精力的に研究されているトピックの一つとなっている。通常、スピン液体相の実現のためには強い量子効果のみならず、幾何学的フラストレーションのような競合効果が必要と考えられていた。しかし、2010年にそのようなフラストレーションが生じないハニカム格子上のハバード模型においてスピン液体相が存在するとの報告がなされ、大きな注目を集めた。この模型では弱相関領域ではディラック電子系による半金属相、強相関側では（フラストレーションがないため特に）反強磁性絶縁相が安定となるが、先行研究ではこれら二つの相の間にある程度の相領域を持つスピン液体相が量子効果のみで生じるとの主張がされた。我々はこの問題に対して、より大規模な格子模型を対象とした高精度なシミュレーションを行うことで再検討を行い、スピン液体相はたとえ存在するにしても非常に弱く、むしろ反金属相から反強磁性絶縁相への直接連続転移であることを強く示唆する結論を得た。

• S. Sorella, Y. Otsuka, and S. Yunoki, Sci. Rep. 2, 992 (2012)

強相関ディラック電子系におけるモット転移の普遍性

ハニカム格子等で見られる分散関係がフェルミ面近傍で線形となるディラック電子系では、ネスティング不安定性や状態密度の発散を伴う正方格子系とは異なり、有限の強さの相互作用まで反金属相が安定となり、モット転移の性質を調べる格好の舞台となっている。我々はハニカム格子およびπフラックス模型と呼ばれる、ディラック電子系が構成される二つの異なる格子模型を対象として、ハバード型斥力による常磁性半金属相から反強磁性絶縁相への量子相転移の臨界的な性質を大規模量子モンテカルロシミュレーションにより調べた。その結果、これら二つの格子模型における転移の臨界指数は高い精度で一致し、ディラック電子系におけるモット転移には普遍性クラスが存在することを数値的に実証した。これらの系は連続極限において、古くから素粒子物理で議論されていたGross-Neveu模型と同等となることが知られおり、我々が得た臨界指数はこの模型におけるchiral-SU(2)対称性の破れを記述するものでもある。

• Y. Otsuka, S. Yunoki, and S. Sorella, Phys. Rev. X 6, 011029 (2016)

投稿中

• Florian Lange, Satoshi Ejima, Junji Fujimoto, Tomonori Shirakawa, Holger Fehske, Seiji Yunoki, Sadamichi Maekawa, "Generation of current vortex by spin current in Rashba systems", arXiv:2011.08574
• Hiroshi Ueda, Seiji Yunoki, "Quantum-inspired search method for low-energy states of classical Ising", arXiv:2010.00180
• Shingo Teranishi, Kazutaka Nishiguchi, Seiji Yunoki, Koichi Kusakabe, "Effect of on-site Coulomb repulsion on ferromagnetic fluctuations in heavily over-doped cuprates", arXiv:2008.09361
• Tomonori Shirakawa, Kazuhiro Seki, Seiji Yunoki, "Discretized quantum adiabatic process for free fermions and comparison with the imaginary-time evolution", arXiv:2008.07168
• Kazuhiro Seki, Seiji Yunoki, "Quantum power method by a superposition of time-evolved states", arXiv:2008.03661
• Beom Hyun Kim, Shigetoshi Sota, Tomonori Shirakawa, Seiji Yunoki, Young-Woo Son "Proximate Kitaev system for an intermediate magnetic phase in in-plane magnetic fields", arXiv:2006.03778
• Kazuhiro Seki, Seiji Yunoki, "Thermal equilibrium emerging in a subsystem of a pure ground state by quantum entanglement", arXiv:2005.05617
• Takami Tohyama, Shigetoshi Sota, Seiji Yunoki, "Spin dynamics in the t-t'-J model: Dynamical density-matrix renormalization group study", arXiv:2003.11161
• Claudio Genovese, Tomonori Shirakawa, Kousuke Nakano, Sandro Sorella, "General correlated geminal ansatz for electronic structure calculations: exploiting Pfaffians in place of determinants", arXiv:2002.03347
• Kota Sasaki, Takanori Sugimoto, Shigetoshi Sota, Takami Tohyama, "Magnetic excitations in magnetization plateaux of a frustrated spin ladder", arXiv:1912.03693

2020

• Yuichi Otsuka, Kazuhiro Seki, Sandro Sorella, Seiji Yunoki, "Dirac electrons in the square lattice Hubbard model with a d-wave pairing field: chiral Heisenberg universality class revisited", Phys. Rev. B 102, 235105 (2020)
• Yoshinori Sasagawa, Hiroshi Ueda, Jozef Genzor, Andrej Gendiar, and Tomotoshi Nishino, "Entanglement Entropy on the Boundary of the Square-Lattice +-J Ising Model", J. Phys. Soc. Jpn. 89, 114005 (2020)
• Hiroshi Ueda, Kouichi Okunishi, Seiji Yunoki, Tomotoshi Nishino, "Corner transfer matrix renormalization group analysis of the two-dimensional dodecahedron model", Phys. Rev. E 102, 032130 (2020)
• Tatsuya Kaneko, Seiji Yunoki, Andrew J. Millis, "Charge Stiffness and Long-Ranged Correlation in the Optically Induced η Pairing State of the One-Dimensional Hubbard Model", Phys. Rev. Research 2, 032027(R) (2020).
• Satoshi Ejima, Tatsuya Kaneko, Florian Lange, Seiji Yunoki, and Holger Fehske, "Photoinduced η-pairing at finite temperatures", Phys. Rev. Research 2, 032008(R) (2020).
• Hiroshi Ueda, Shigeki Onoda, "Roles of easy-plane and easy-axis XXZ anisotropy and bond alternation on a frustrated ferromagnetic spin-1/2 chain", Phys. Rev. B 101, 224439 (2020).
• Ryo Fujiuchi, Tatsuya Kaneko, Koudai Sugimoto, Seiji Yunoki, Yukinori Ohta, "Superconductivity and charge density wave under a time-dependent periodic field in the one-dimensional attractive Hubbard model", Phys. Rev. B 101, 235122 (2020).
• Hiroshi Ueda, Kouichi Okunishi, Kenji Harada, Roman Krčmár, Andrej Gendiar, Seiji Yunoki, Tomotoshi Nishino, "Finite-m scaling analysis of Berezinskii-Kosterlitz-Thouless phase transitions and entanglement spectrum for the six-state clock model", Phys. Rev. E 101, 062111 (2020).
• Kazuhiro Seki, Seiji Yunoki, "Thermodynamic properties of an S=1/2 ring-exchange model on the triangular lattice", Phys. Rev. B 101, 235115 (2020).
• Kazuhiro Seki, Tomonori Shirakawa, Seiji Yunoki, "Symmetry-adapted variational quantum eigensolver", Phys. Rev. A 101, 052340 (2020).
• Kazuya Shinjo, Shigetoshi Sota, Seiji Yunoki, Takami Tohyama, "Characterization of photoexcited states in the half-filled one-dimensional extended Hubbard model assisted by machine learning", Phys. Rev. B 101, 195136 (2020).
• Tomonori Shirakawa, Shohei Miyakoshi, Seiji Yunoki, "Photoinduced η pairing in the Kondo lattice model", Phys. Rev. B 101, 174307 (2020).
• Natanael C. Costa, Kazuhiro Seki, Seiji Yunoki, Sandro Sorella, "Phase diagram of the two-dimensional Hubbard-Holstein model", Commun Phys 3, 80 (2020).
• Hiroshi Ueda, et al., "Emergent spin-1 Haldane gap and ferroelectricity in a frustrated spin-1/2 ladder", Phys. Rev. B 101, 140408(R) (2020) [Editors' Suggestion].
• Satoshi Ejima, Tatsuya Kaneko, Florian Lange, Seiji Yunoki, and Holger Fehske, "Photoinduced η-pairing in One-dimensional Mott Insulators", JPS Conf. Proc. 30, 011184 (2020).
• Florian Lange, Satoshi Ejima, Tomonori Shirakawa, Seiji Yunoki, Holger Fehske, "Block-Lanczos density-matrix renormalization group approach to spin transport in Heisenberg chains coupled to leads", Journal of Physical Society of Japan 89, 044601-1/6 (2020).
• 金子竜也, 白川知功, 柚木清司, 「ハバード模型における光誘起ηペアリング状態」, 固体物理 55, 1-9 (2020).

2019

• A. Masaki-Kato, S. Yunoki, and D. S. Hirashima, "Quantum Monte Carlo study of the superfluid density in quasi-one-dimensional systems of hard-core bosons: Effect of the suppression of phase slippage", Phys. Rev. B 100, 224515 (2019).
• M. Khazaei, A. Ranjbar, Y. Liang, and S. Yunoki, "Electronic properties and applications of MXenes from ab initio calculations perspective", Chap. 14 in "2D Metal Carbides and Nitrides (MXenes): Structure, Properties and Applications", ed. by B. Anasori and Y. Gogotsi (Springer, 2019).
• S. Ohmura, A. Takahashi, K. Iwano, T. Yamaguchi, K. Shinjo, T. Tohyama, S. Sota, H. Okamoto, "Effective model of one-dimensional extended Hubbard systems: Application to linear optical spectrum calculations in large systems based on many-body Wannier functions", Phys. Rev. B 100 (23), 235134 (1-15) (2019).
• C.C. Chang, A. Gambhir, T.S. Humble, S. Sota, "Quantum annealing for systems of polynomial equations", Sci. Rep. 9 (1), 10258 (1-9) (2019).
• T. Sato, T. Shirakawa, and S. Yunoki, "Spin-orbit entangled excitonic insulator with quadrupole order", Phys. Rev. B 99, 075117 (2019).
• S. Kitou, S. Kobayashi, T. Kaneko, N. Katayama, S. Yunoki, T. Nakamura, and H. Sawa, "Honeycomb lattice type charge density wave associated with interlayer Cu ions ordering in 1T-CuxTiSe2", Phys. Rev. B 99, 081111(R) (2019).
• T. Kaneko, T. Shirakawa, S. Sorella,, and S. Yunoki, "Photoinduced eta pairing in the Hubbard model", Phys. Rev. Lett. 122, 077002 (2019).
• K. Seki, Y. Otsuka, S. Yunoki, and S. Sorella, "Fermi-liquid ground state of interacting Dirac fermions in two dimensions", Phys. Rev. B 99, 125145 (2019).
• B.-H. Kim, K. Seki, T. Shirakawa, and S. Yunoki, "Topological property of a t2g5 system with a honeycomb lattice structure", Phys. Rev. B 99, 155135 (2019).
• Y. Kawasugi, K. Seki, S. Tajima, J. Pu, T. Takenobu, S. Yunoki, H. M. Yamamoto, and R. Kato, "Two-dimensional ground-state mapping of a Mott-Hubbard system in a flexible field-effect device", Sci. Adv. 5, eaav7282 (2019).
• K. Shinjo, K. Sasaki, S. Hase, S. Sota, S. Ejima, S. Yunoki, and T. Tohyama, "Machine learning phase diagram in the half-filled one-dimensional extended Hubbard model", J. Phys. Soc. Jpn. 88, 065001 (2019).
• Q. Xie, J. Li, S. Ullah, R. Li, L. Eang, D. Li, Y. Li, S. Yunoki, and X.-Q. Chen, "Phononic Weyl points and one-way topologically protected nontrivial phononic surface arc states in noncentrosymmetric WC-type materials", Phys. Rev. B 99, 174306 (2019).
• M. Khazaei, J. Wang, M. Estili, A. Ranjbar, S. Suehara, M. Arai, K. Esfarjani, and S. Yunoki, "Novel MAB phases and insights into their exfoliation into 2D MBenes", Nanoscale. 11, 11405 (2019).
• R. Fujiuchi, T. Kaneko, Y. Ohta, and S. Yunoki, "Photoinduced electron-electron pairing in the extended Falicov-Kimball model", Phys. Rev. B 100, 045121 (2019).
• M. Khazaei, A. Mishra,N. S. Venkataramanan, A. K. Singh, and S. Yunoki, "Recent advances in MXenes: From fundamentals to applications", Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 23, 164 (2019).
• H. Watanabe, H. Seo, and S. Yunoki, "Mechanism of superconductivity and electron-hole doping asymmetry in κ-type molecular conductor", Nat. Commun. 10, 3167 (2019).
• K. Nishiguchi, T. Shirakawa, H. Watanabe, R. Arita, and S. Yunoki, "Possible superconductivity induced by a large spin-orbit coupling in carrier doped Iridium oxide insulators: A weak coupling approach", J. Phys. Soc. Jpn. 88, 094701 (2019).
• Y. Kawasugi, K. Seki, J. Pu, T. Takenobu, S. Yunoki, H. M. Yamamoto, and R. Kato, "Non-Fermi-liquid behavior and doping asymmetry in an organic Mott insulator interface", Phys. Rev. B 100, 115141 (2019).

2018

• K. Morita, T. Sugimoto, S. Sota, T. Tohyama, "Magnetization plateaus in the spin-1/2 antiferromagnetic Heisenberg model on a kagome-strip chain", Phys. Rev. B 97, 014412 (1-6) (2018).
• T. Tohyama, M. Mori, S. Sota, "Dynamical DMRG study of spin and charge excitations in the four-leg t-t'-J ladder", Phys. Rev. B 97, 235137 (1-7) (2018).
• H. Ueda, T. Morimoto, and T. Momoi, "Symmetry protected topological phases in two-orbital SU(4) fermionic atoms", Phys. Rev. B 98, 045128/1-11 (2018)
• H. Ueda, "Infinite-size density matrix renormalization group with parallel Hida's algorithm", J. Phys. Soc. Jpn. 87, 074005/1-8 (2018)
• M. Khazaei, A. Ranjbar, K. Esfarjani, D. Bogdanovski, R. Dronskowski, and S. Yunoki, "Insights into exfoliation possibility of MAX phases to MXenes", Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 8579 (2018).
• T. Kaneko, Y. Ohta, and S. Yunoki, "Exciton-phonon cooperative mechanism of the triple-q charge-density-wave and antiferroelectric electron polarization in TiSe2", Phys. Rev. B 97, 155131 (2018).
• F. Zheng, Q. Zhang, Q. Meng, B. Wang, F. Song, S. Yunoki, and G. Wang, "First-principles study of native defects in bulk Sm2CuO4 and its (001) surface structure", J. Appl. Phys. 123, 161504 (2018).
• F. Lange, S. Ejima, T. Shirakawa, S. Yunoki, and H. Fehske, "Spin transport through a spin-1/2 XXZ chain contacted to fermionic leads", Phys. Rev. B 97, 245124 (2018).
• M. Khazaei, V. Wang, C. Sevik, A. Ranjbar, M Arai, and S. Yunoki, "Electronic structures of iMAX phases and their two-dimensional derivatives: A family of piezoelectric materials", Phys. Rev. Materials 2, 074002 (2018).
• Y. Otsuka, K. Seki, S. Sorella, and S. Yunoki, "Quantum criticality in the metal-superconductor transition of interacting Dirac fermions on a triangular lattice", Phys. Rev. B 98, 035126 (2018).
• S. Sorella, K. Seki, O. O. Brovko, T. Shirakawa, S. Miyakoshi, S. Yunoki, and E. Tosatti, "Correlation-driven dimerization and topological gap opening in isotropically strained graphene", Phys. Rev. Lett. 121, 066402 (2018).
• M. Kishimoto, K. Morita, Y. Matsubayashi, S. Sota, S. Yunoki, and T. Tohyama, "Ground state phase diagram of the Kitaev-Heisenberg model on a honeycomb-triangular lattice", Phys. Rev. B 98, 054411 (2018).
• K. Seki, T. Shirakawa,and S. Yunoki, "Variational cluster approach to thermodynamic properties of interacting fermions at finite temperatures: A case study of the two-dimensional single-band Hubbard model at half filling", Phys. Rev. B 98, 205114 (2018).

2017

• D. Yamamoto, H. Ueda, I. Danshita, G. Marmorini, T. Momoi, and T. Shimokawa, "Exact diagonalization and cluster mean-field study of triangular-lattice XXZ antiferromagnets near saturation", Phys. Rev. B 96, 014431/1-12 (2017).
• H. Ueda, K. Okunishi, R. Krcmar, A. Gendiar, S. Yunoki, and T. Nishino, "Critical behavior of the two-dimensional icosahedron model", Phys. Rev. E 96, 062112/1-5 (2017).
• 太田 幸則, 金子 竜也, 杉本 高大, 「相関電子系における励起子凝縮の物理の新展開」固体物理 52, 119 (2017).
• 大塚 雄一, 柚木 清司, 「相互作用する2 次元ディラック電子系における量子相転移とその臨界性」, 固体物理 52, 373 (2017).
• D. Yamamoto, H. Ueda, I. Danshita, G. Marmorini, T. Momoi, and T. Shimokawa, "Exact diagonalization and cluster mean-field study of triangular-lattice XXZ antiferromagnets near saturation", Phys. Rev. B 96, 014431 (2017).
• K. Pradhan and S. Yunoki, "Nanoclustering phase competition induces the resistivity hump in colossal magnetoresistive manganites", Phys. Rev. B 96, 214416 (2017).
• H. Ueda, K. Okunishi, R. Krcmar, A. Gendiar, S. Yunoki, and T. Nishino, "Critical behavior of the two-dimensional icosahedron model", Phys. Rev. E 96, 062112 (2017).
• T. Shirakawa, T. Tohyama, J. Kokalj, S. Sota, and S. Yunoki, "Ground-state phase diagram of the triangular lattice Hubbard model by the density-matrix renormalization group method", Phys. Rev. B 96, 205130 (2017).
• Y. Liang, M. Khazaei, A. Ranjbar, M. Arai, S. Yunoki, Y. Kawazoe, H. Weng, and Z. Fang, "Theoretical prediction of two-dimensional functionalized MXene nitrides as topological insulators", Phys. Rev. B 96, 195414 (2017).
• M. Y. Jeong, S. H. Chang, B. H. Kim, J.-H. Sim, A. Said, D. Casa, T. Gog, E. Janod, L. Cario, S. Yunoki, M. J. Han, and J. Kim, "Direct experimental observation of the molecular J_eff=3/2 ground state in the lacunar spinel GaTa₄Se₈", Nat. Communi. 8, 782 (2017).
• K. Seki and S. Yunoki, "Topological interpretation of the Luttinger theorem", Phys. Rev. B 96, 085124 (2017).
• E. Kogan, K. Noda, and S. Yunoki, "Spin-anisotropic magnetic impurity in a Fermi gas: Integration of poor man's scaling equations", Phys. Rev. B 95, 165412 (2017).
• I. Santoso, W. Ku, T. Shirakawa, G. Neuber, X. Yin, M. Enoki, M. Fujita, R. Liang, T. Venkatesan, G. A. Sawatzky, A. Kotlov, S. Yunoki, M. Rübhausen, and A. Rusydi, "Unraveling local spin polarization of Zhang-Rice singlet in lightly hole-doped cuprates using high-energy optical conductivity", Phys. Rev. B 95, 165108 (2017).
• M. Khazaei, A. Ranjbar, M. Arai, T. Sasak, and S. Yunoki, "Electronic properties and applications of MXenes: a theoretical review", J. Mater. Chem. C 5, 2488 (2017).
• M. Babamoradi, S. Asgari, A. Ranjbar, R. V. Belosludov, and S. Yunoki, "Many-electron states of the N₂ and N₃ color centers in diamond: A first- principles and many-body study", Physica B 505, 17 (2017).
• Q. Zhang, G. Chen, and S. Yunoki, "Surface ferromagnetism in HfO₂ inducded by excess oxygen", Solid State Commun. 252, 33 (2017).
• H. Watanabe, H. Seo, and S. Yunoki, "Phase competition and superconductivity in κ-(BEDT-TTF)₂X: Importance of intermolecular Coulomb interactions", J. Phys. Soc. Jpn. 86, 033703 (2017).
• T. Okubo, K. Shinjo, Y. Yamaji, N. Kawashima, S. Sota, T. Tohyama, M. Imada, "Ground state properties of Na₂IrO₃ determined from ab initio Hamiltonian and its extensions containing Kitaev and extended Heisenberg interactions", Phys. Rev. B 96, 054434 (2017).
• K. Ishii, T. Tohyama, S. Asano, K. Sato, M. Fujita, S. Wakimoto, K. Tustsui, S. Sota, J. Miyawaki, H. Niwa, Y. Harada, J. Pelliciari, Y. Huang, T. Schmitt, Y. Yamamoto, J. Mizuki, "Observation of a dispersive charge mode in hole-doped cuprates using resonant inelastic x-ray scattering at the oxygen K edge", Phys. Rev. B 96, 115148 (2017).
• K. Morita, M. Fujihala, H. Koorikawa, T. Sugimoto, S. Sota, S. Mitsuda, T. Tohyama, "Static and Dynamic Magnetic Properties of Spin-1/2 Inequilateral Diamond-Chain Compounds A₃Cu₃AlO₂(SO₄)₄ (A=K, Rb, and Cs)", Phys. Rev. B 95, 184412 (2017).

2016

• 川椙 義高, 関 和弘, 須田 理行, 山本 浩史, 「分子性2次元モット絶縁体におけるフィリング制御の新展開」, 固体物理 51, 801 (2016).
• Y. Kawasugi, K. Seki, Y. Edagawa, Y. Sato, J. Pu, T. Takenobu, S. Yunoki, H. M. Yamamoto, and R. Kato, "Simultaneous enhancement of conductivity and Seebeck coefficient in an organic Mott transistor", Appl. Phys. Lett. 109, 233301 (2016).
• B. H. Kim, T. Shirakawa, and S. Yunoki, "From a quasimolecular band insulator to a relativistic Mott insulator in t₂g₅ systems with a honeycomb lattice structure", Phys. Rev. Lett. 117, 187201 (2016).
• Q. Cui, J.G. Cheng, W. Fan, A. E. Taylor, S. Calder, M. A. McGuire, J.Q. Yan, D. Meyers, X. Li, Y. Q. Cai, Y. Y. Jiao, Y. Choi, D. Haskel, H. Gotou, Y. Uwatoko, J. Chakhalian, A. D. Christianson, S. Yunoki, J. B. Goodenough, and J.-S. Zhou, "Slater insulator in Iridate perovskites with strong spin-orbit coupling", Phys. Rev. Lett. 117, 176603 (2016).
• M. Khazaei, A. Ranjbar, M. Arai, and S. Yunoki, "Topological insulators in the ordered double transition metals M₂′ M″ C₂MXenes (M′=Mo, W; M″= Ti, Zr, Hf)", Phys. Rev. B 94, 125152 (2016).
• K. Shinjo, S. Sota, S. Yunoki, K. Totsuka, and T. Tohyama, "Density-matrix renormalization group study of Kitaev–Heisenberg model on a triangular lattice", J. Phys. Soc. Jpn. 85, 114710 (2016).
• A. Yamasaki, H. Fujiwara, S. Tachibana, D. Iwasaki, Y. Higashino, C. Yoshimi, K. Nakagawa, Y. Nakatani, K. Yamagami, H. Aratani, O. Kirilmaz, M. Sing, R. Claessen, H. Watanabe, T. Shirakawa, S. Yunoki, A. Naitoh, K. Takase, J. Matsuno, H. Takagi, A. Sekiyama, and Y. Saitoh, "Three-dimensional electronic structures and the metal-insulator transition in Ruddlesden-Popper iridates", Phys. Rev. B 94, 115103 (2016).
• Y. Kawasugi, K. Seki, Y. Edagawa, Y. Sato, J. Pu, T. Takenobu, S. Yunoki, H. M. Yamamoto and R. Kato, "Electron–hole doping asymmetry of Fermi surface reconstructed in a simple Mott insulator", Nat. Communi. 7, 12356 (2016).
• K. Seki and S. Yunoki, "Brillouin-zone integration scheme for many-body density of states: Tetrahedron method combined with cluster perturbation theory", Phys. Rev. B 93, 245115 (2016).
• M. Khazaei, A. Ranjbar, M.i Ghorbani-Asl, M. Arai, T. Sasaki, Y. Liang, and S. Yunoki, "Nearly free electron states in MXenes", Phys. Rev. B 93, 205125 (2016).
• T. Shirakawa and S. Yunoki, "Density matrix renormalization group study in energy space for a single-impurity Anderson model and an impurity quantum phase transition", Phys. Rev. B 93, 205124 (2016).
• K. Seki, T. Shirakawa, Q. Zhang, T. Li, and S. Yunoki, "Emergence of massless Dirac quasiparticles in correlated hydrogenated graphene with broken sublattice symmetry", Phys. Rev. B 93, 155419 (2016).
• Y. Otsuka, S. Yunoki, and S. Sorella, "Universal quantum criticality in metal-insulator transition of two-dimensional interacting Dirac electrons", Phys. Rev. X 6, 011029/1-18 (2016).
• J. S. M. Anderson, J. Melin, and P. W. Ayers, "Using the general-purpose reactivity indicator: Challenging examples", J. Mol. Mod. 22, 57/1-11 (2016).

2015

• 渡部 洋, 白川 知功, 柚木 清司, 「5d電子系イリジウム酸化物における新規な絶縁体と超伝導」, 日本物理学会誌 70, 31 (2015).
• W. Fan and S. Yunoki, "Electronic and Magnetic Structure under Lattice Distortion in SrIrO₃/SrTiO₃ Superlattice: A First-Principles Study", J. Phys.: Conf. Ser. 592, 012139 (2015).
• H. Watanabe, K. Seki, and S. Yunoki, "A Variational Monte Carlo Study of Exciton Condensation", J. Phys.: Conf. Ser. 592, 012097 (2015).
• H. Weng, A. Ranjbar, Y. Liang, Z. Song, M. Khazaei, S. Yunoki, M. Arai, Y. Kawazoe, Z. Fang, and X. Dai, "Large-gap two-dimensional topological insulator in oxygen functionalized MXene", Phys. Rev. B 92, 075436/1-7 (2015).
• M. Khazaei, M. Arai, T. Sasaki, A. Ranjbar, Y. Liang, and S. Yunoki, "OH-terminated two-dimensional transition metal carbides and nitrides as ultralow work function materials", Phys. Rev. B 92, 075411/1-10 (2015).
• S. Hikino and S. Yunoki, "Magnetization induced by odd-frequency spin-triplet Cooper pairs in a Josephson junction with metallic trilayers", Phys. Rev. B 92, 024512/1-13 (2015).
• T. Tohyama, K. Tsutsui, M. Mori, S. Sota, and S. Yunoki, "Enhanced charge excitations in electron-doped cuprates by resonant inelastic x-ray scattering", Phys. Rev. B 92, 014515/1-8 (2015).
• S. Sorella, "Finite-size scaling with modified boundary conditions", Phys. Rev. B 91, 241116/1-4 (2015).
• H. Matsuzaki, H. Nishioka, H. Uemura, A. Sawa, S. Sota, T. Tohyama, and H. Okamoto, "Ultrafast charge and lattice dynamics in one-dimensional Mott insulator of CuO-chain compound Ca₂CuO₃ investigated by femtosecond absorption spectroscopy", Phys. Rev. B　91, 081114/1-5 (2015).
• H. Watanabe, K. Seki, and S. Yunoki, "Charge-density wave induced by combined electron-electron and electron-phonon interactions in 1T−TiSe₂: A variational Monte Carlo study", Phys. Rev. B 91, 205135/1-6 (2015).
• S. Sota, S. Yunoki, and T. Tohyama, "Density-matrix renormalization group study of third harmonic generation in one-dimensional Mott insulator coupled with phonon", J. Phys. Soc. Jpn. 84, 054403/1-4 (2015).
• T. Sato, T. Shirakawa, and S. Yunoki, "Spin-orbit-induced exotic insulators in a three-orbital Hubbard model with (t_2g)⁵ electrons", Phys. Rev. B 91, 125122/1-5 (2015).
• K. Shinjo, S. Sota, and T. Tohyama, "Density-matrix renormalization group study of extended Kitaev-Heisenberg model", Phys. Rev B 91, 054401/1-10 (2015).
• Z. Zhong, L. Si, Q. Zhang, W.-G. Yin, S. Yunoki, and K. Held, "Giant switchable Rashba effect in oxide heterostructures", Adv. Mater. Interfaces 2, 1400445/1-5 (2015).
• S. Hikino and S. Yunoki, "0-π transition driven by magnetic proximity effect in a Josephson junction", J. Phys. Soc. Jpn. 84, 024712/1-5 (2015).

2014

• Y. Otsuka, H. Seo, and Y. Motome, "Magnetic field effect in one-dimensional charge ordering systems", J. Phys. Soc. Jpn. 83, 083703/1-4 (2014).
• T. Shirakawa and S. Yunoki, "Block Lanczos density-matrix renormalization group method for general Anderson impurity models: Application to magnetic impurity problems in graphene", Phys. Rev. B 90, 195109/1-21 (2014).
• T. C. Asmara, X. Wang, I. Santoso, Q. Zhang, T. Shirakawa, D. Qi, A. Kotlov, M. Motapothula, M. H. Breese, T. Venkatesan, S. Yunoki, M. Rübhausen, Ariando, and A. Rusydi, "Large spectral weight transfer in optical conductivity of SrTiO₃ induced by intrinsic vacancies", J. Appl. Phys. 115, 213706/1-5 (2014).
• H. Watanabe, T. Shirakawa, and S. Yunoki, "Theoretical study of insulating mechanism in multiorbital Hubbard models with a large spin-orbit coupling: Slater versus Mott scenario in Sr₂IrO₄", Phys. Rev. B 89, 165115/1-13 (2014).
• G. Mazzola, S. Yunoki, and S. Sorella, "Unexpectedly high pressure for molecular dissociation in liquid hydrogen by electric simulation", Nature Communications 5, 3487/1-6 (2014).

2013

• H. Seo, S. Ishibashi, Y. Otsuka, H. Fukuyama, and K. Terakura, "Electronic States of Single-Component Molecular Conductors [M(tmdt)₂]", J. Phys. Soc. Jpn. 82, 054711/1-11 (2013).
• Y. Sun, Z. Zhong, T. Shirakawa, C. Franchini, D. Li, Y. Li, S. Yunoki, and X.-Q. Chen, "Rocksalt SnS and SnSe: Native topological crystalline insulators", Phys. Rev. B 88, 235122/1-6 (2013).
• S. Hikino and S. Yunoki, "Long-range spin current driven by superconducting phase difference in a Josephson junction with double layer ferromagnets", Phys. Rev. Lett. 110, 237003/1-5 (2013).
• A. Annadi, Q. Zhang, X. Renshaw Wang, N. Tuzla, K. Gopinadhan, W. M. Lu, A. Roy Barman, Z. Q. Liu, A. Srivastava, S. Saha, Y. L. Zhao, S. W. Zeng, S. Dhar,E. Olsson, B. Gu, S. Yunoki, S. Maekawa, H. Hilgenkamp, T. Venkatesan, and A. Ariando, "Anisotropic two-dimensional electron gas at the LaAlO₃/SrTiO₃ (110) interface", Nature Communications 4, 1838/1-7 (2013).
• S. Zhang, S. Yamagiwa, M. Okumura, and S. Yunoki, "Kernel polynomial method on GPU", Int. J. Parallel Prog. 41, 59-88 (2013).
• H. Watanabe, T. Shirakawa, and S. Yunoki, "Monte Carlo study of an unconventional superconducting phase in iridium oxide J_eff = 1/2 Mott insulators induced by carrier doping", Phys. Rev. Lett. 110, 027002/1-5 (2013).

2012

• H. Yoshioka, Y. Otsuka, and H. Seo, "Theoretical studies on phase transitions in quasi-one-dimensional molecular conductors", Crystals 2, 996-1016 (2012).
• S. Sorella, Y. Otsuka, and S. Yunoki, "Absence of a spin liquid phase in the Hubbard model on the honeycomb lattice", Scientific Reports 2, 992/1-5 (2012).
• S. Dong, Q. Zhang, S. Yunoki, J.-M. Liu, and E. Dagotto, "Magnetic and orbital order in (RMnO₃)_n/(AMnO₃)_2n superlattices studied via a double-exchange model with strain", Phys. Rev. B 86, 205121/1-10 (2012).
• Q. Zhang, S. Dong, B. Wang, and S. Yunoki, "Strain-engineered magnetic order in (LaMnO₃)_n/(SrMnO₃)_2n superlattices", Phys. Rev. B 86, 094403/1-7 (2012).
• Y. Wang, B. Wang, Q. Zhang, D. Shi, S. Yunoki, F. Kong, and N. Xu, "A simple capacitor model and first-principles study of carbon-doped zigzag ZnO nanoribbons", Solid State Comm. 152, 534-539 (2012).
• S. Zhang, S. Yamagiwa, M. Okumura, and S. Yunoki, "Parallelizing kernel polynomial method applying graphics processing units", Int. J. Network. Comp. 2, 41-55 (2012).
• H. Lu, S. Sota, H. Matsueda, J. Bonca, and T. Tohyama, "Enhanced charge order in a photoexcited one-dimensional strongly correlated system", Phys. Rev. Lett. 109, 197401/1-5 (2012).

2011

• S. Dong, Q. Zhang, S. Yunoki, J.-M. Liu, and E. Dagotto, "Ab initio study of the intrinsic exchange bias at the SrRuO₃/SrMnO₃ interface", Phys. Rev. B 84, 224437/1-6 (2011).
• Q. Zhang, S. Hikino, and S. Yunoki, "First-principles study of the spin-mixing conductance in Pt/Ni₈₁Fe₁₉ junctions", Appl. Phys. Lett. 99, 172105/1-3 (2011).
• Y. Sun, X.-Q. Chen, C. Franchini, D. Li, S. Yunoki, Y. Li, and Z. Fang, "Strain-driven onset of nontrivial topological insulating states in Zintl Sr₂X compounds (X=Pb, Sn)", Phys. Rev. B 84, 165127/1-5 (2011).
• R. Shindou, S. Yunoki, and T. Momoi, "Projective studies of spin nematics in a quantum frustrated ferromagnet", Phys. Rev. B 84, 134414/1-15 (2011)..
• Y. Zhu, S. Dong, Q. Zhang, S. Yunoki, Y. Wang, and J.-M. Liu, "Tailoring magnetic orderd in (LaFeO₃)_n-(LaCrO₃)_n superlattices model", J. Appl. Phys. 110, 053916/1-4 (2011).
• S. Zhang, S. Yamagiwa, M. Okumura, and S. Yunoki, "Performance acceleration of kernel polynomial method applying graphics processing units", IPDPS/APDCM11, 564-571 (2011).

FY2019

• The 162nd R-CCS Cafe [Special Meeting]: "An Introduction to Quantum Computing and Its Application", Bo Ewald (President, D-WAVE INTERNATIONAL), Feb. 22, 2019 (Kobe Japan)

FY2018

• Tensor Network States: Algorithms and Applications (TNSAA) 2018-2019, Dec. 3-6, 2018 (Kobe Japan)
• CCMSハンズオン: DDMRG講習会, 2018年11月14日（東大柏キャンパス）

FY2017

• The 136th AICS Cafe (4th special meeting): "Simulating quantum mechanics on a classical computer" (Prof. Garnet Kin-Lic Chan, Caltech), March 20, 2017 (Kobe Japan)

FY2016

• International workshop: "International workshop on numerical methods and simulations for materials design and strongly correlated quantum matters", February 24-25, 2017 (Kobe Japan)
• 国内研究会: 「情報・データ科学との連携・融合による物性物理・量子化学の新展開」, 2017年3月22-23日（理研神戸AICS）
• 公開ソフト講習会: 「2D-DMRG」, 2016年10月26日（理研神戸AICS）

FY2015

• International workshop: "Kobe workshop for material design on strongly correlated electrons in molecules and materials", February 17-18, 2016 (Kobe Japan)
• 「京」物性セミナー（第16回）: "Non-linear susceptibilities and skew scattering in the spin Hall effect", (Prof. Timothy Ziman, Institut Laue-Langevin, LPMMC, University Joseph-Fourier, CNRS, Grenoble), 2015年11月20日（理研神戸AICS）
• 国内研究会: 「密度行列繰り込み群法における最近の展開」, 2015年8月25-26日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第15回）: 「S=1/2 ダイヤモンド型量子スピン鎖の歴史と最近の発展」 （岡本 清美 氏、芝浦工大工）、 2015年6月12日（理研神戸AICS）

FY2014

• 量子系物質科学セミナー: 「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」 （原田 健自 助教、京都大学大学院情報学研究科）、 2014年12月26日（理研神戸AICS）
• 量子系物質科学セミナー: 「Origin of Magnetism - 85 years of misunderstanding -」 （川添 良幸 教授、東北大学未来科学技術共同研究センター）、 2014年11月27日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第14回）: 「相関量子多体系におけるレーザー誘起非平衡現象についての理論 -レーザーによる磁化とカイラリティの制御とキタエフ・ハニカム格子模型におけるレーザー誘起トポロジカルマヨラナ液体相- 」 （佐藤 正寛 氏、青学大）、 2014年4月23日（理研神戸AICS）

FY2013

• 量子系物質科学セミナー: "Thermodynamic properties of a model for organic charge-transfer salts" (Dr. Jure Kokalj, Josef Stephan Institute, Slovenia), 2014年2月6日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第13回）: 「有限次元スピングラス模型のレプリカ対称性の破れ」 （福島 孝治氏、東大）、 2014年1月21日（理研神戸AICS）
• 量子系物質科学セミナー: 「度行列繰り込み群に基づく量子化学計算」 （柳井 毅 准教授、 分子科学研究所)、 2014年1月17日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第12回）: 「Phase Transition and Cooperative Phenomena in Cavity Systems」 （宮下 精二 氏、東京大学理学系研究科）、 2013年8月20日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第11回）: 「シミュレーション実行管理ソフトウェア "CASSIA Manager"」 （村瀬 洋介 氏、理化学研究所 計算科学研究機構）、 2013年7月16日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第10回）: 「電子ドープ系銅酸化物高温超伝導体の動的帯磁率」 （武藤 哲也 氏、島根大）、 2013年5月27日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第9回）: 「フラストレート量子磁性体におけるマルチフェロイクス」 （紙屋 佳知 氏、ロスアラモス国立研）、 2013年4月11日（理研神戸AICS）

FY2012

• 量子系物質科学セミナー: 「乱れたスピン・パイエルス系におけるスピン励起の動的密度行列繰り込み群法による研究」 （新城 一矢 氏、 京都大学基礎物理学研究所)、 2013年2月25日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第8回）: 「せん断流、細管流中の赤血球、脂質ベシクルのダイナミクス」 （野口 博司 氏、物性研）、 2013年1月28日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第7回）: 「ALPSプロジェクト: 現状と将来」 （藤堂 眞治 氏、物性研）、 2012年12月11日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第6回）: 「量子モンテカルロ法によるハニカム格子ハバード模型の大規模数値計算」 （大塚 雄一、理研AICS）、 2012年11月6日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第5回）: 「分数量子ホール状態を記述する厳密に解ける一次元格子模型」 （中村 正明 氏、東工大）、 2012年9月24日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第4回）: 「2次元フラストレーション系研究の現状と将来：実験家の視点から見た数値計算への期待」 （太田 仁 氏、神戸大分子フォトサイエンス研究センター）、 2012年7月26日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第3回）: "Real-Space DFT calculations on BlueGene/Q" （Prof. Paul Baumeister, Jülich）、 2012年6月13日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第2回）: 「物質中の双極子相互作用とその大規模高速計算」 （西松 毅 氏、東北大学金研）、 2012年5月23日（理研神戸AICS）
• 「京」物性セミナー（第1回）: 「量子スピン系のトピックス」 （坂井 徹 氏、SPring-8）、 2012年4月18日（理研神戸AICS）