研究者詳細 - 西山　由弘

2024/12/07 更新

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ニシヤマ　ヨシヒロ

西山　由弘

NISHIYAMA Yoshihiro

所属

環境生命自然科学学域助教

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学位

博士(理学) （東京大学）

研究キーワード

相転移多体問題
相転移多体問題

研究分野

自然科学一般 / 数理物理、物性基礎

所属学協会

日本物理学会

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論文

XY-VBS phase boundary for the square-lattice $$J_1$$-$$J_2$$ XXZ model with the ring exchange

Yoshihiro Nishiyama

The European Physical Journal B 97 ( 10 ) 2024年10月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC

Abstract

The square-lattice $$J_1$$-$$J_2$$XXZ model with the ring-exchange interaction K was investigated numerically. As for the hard-core-boson model with the nearest-neighbor hopping $$J_1/2$$, namely, the $$J_1$$-KXY model, it has been reported that the ring exchange leads to a variety of exotic phases such as the valence-bond-solid (VBS) phase. In this paper, we extend the parameter space to investigate the phase boundary between the XY (superfluid) and VBS phases. A notable feature is that the phase boundary terminates at the fully frustrated point, $$J_2/J_1 \rightarrow 0.5^-$$. As a scaling parameter for the multi-criticality, the distance from the multi-critical point $$\delta (\ge 0)$$ is introduced. To detect the phase transition, we employed the high-order fidelity susceptibility $$\chi ^{(3)}_F$$, which is readily evaluated via the exact-diagonalization scheme. As a demonstration, for a fixed value of $$\delta $$, the XY-VBS criticality was analyzed by the probe $$\chi ^{(3)}_F$$. Thereby, with properly scaling $$\delta $$, the $$\chi ^{(3)}_F$$ data were cast into the crossover-scaling formula to determine the multi-criticality.

Graphic abstract

DOI： 10.1140/epjb/s10051-024-00793-2

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その他リンク： https://link.springer.com/article/10.1140/epjb/s10051-024-00793-2/fulltext.html
Transverse-field XY spin chain with the competing long-range interactions: multi-criticality around the XX-symmetric point

Yoshihiro Nishiyama

Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment 2023 ( 8 ) 083102 - 083102 2023年8月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：IOP Publishing

Abstract

The transverse-field XY spin chain with competing antiferromagnetic long-range interactions, $J_r \propto 1/r^\alpha$ (r: distance between spins), and the exponent α was investigated numerically. The main concern is to clarify the character of the transverse-field-driven phase transition for the small-α regime around the XX-symmetric point, η = 0 (η: XY-anisotropy parameter). To cope with the negative-sign problem, we employed the exact-diagonalization method, which enables us to evaluate the fidelity susceptibility χ_F. Because the fidelity susceptibility does not assume any order parameter after a phase transition, it detects the multi-criticality around the XX-symmetric point in a systematic manner. As a preliminary survey, with η = 0.5 and α = 2 fixed, we made the scaling analysis of χ_F. The scaling behavior of χ_F shows that the transverse-field-driven phase transition belongs to the 2D-Ising universality class. Thereby, with the properly crossover-scaled η, the χ_F data is cast into the crossover scaling formula for the small-α regime. The multi-critical exponents fed into the scaling formula are argued through referring to related studies.

DOI： 10.1088/1742-5468/aceb55

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その他リンク： https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-5468/aceb55/pdf
End-point singularity of the XY-paramagnetic phase boundary for the $$(2+1)$$D $$S=1$$ square-lattice $$J_1$$–$$J_2$$ XY model with the single-ion anisotropy

Yoshihiro Nishiyama

The European Physical Journal B 96 ( 7 ) 2023年7月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC

DOI： 10.1140/epjb/s10051-023-00566-3

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その他リンク： https://link.springer.com/article/10.1140/epjb/s10051-023-00566-3/fulltext.html
Criticality of the excess energy cost due to the unit-flux-quantum external field for the (2 + 1)D superfluid–insulator transition

Yoshihiro Nishiyama

Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment 2022 ( 3 ) 033102 - 033102 2022年3月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：IOP Publishing

Abstract

The two-dimensional (2D) spin-S = 1 XY model was investigated numerically as a realization of the (2 + 1)D superfluid–Mott-insulator (SF–MI) transition. The interaction parameters are extended so as to suppress corrections to finite-size scaling. Thereby, the external field of a unit flux quantum (Φ = 2π) is applied to the 2D cluster by incorporating the phase factor ${\text{e } }^{\text{i}{\phi }_{ij } }$ (ϕ_ij: gauge angle between the i and j sites) into the hopping amplitudes. Taking the advantage in that the exact-diagonalization method allows us to treat such a complex-valued matrix element, we evaluated the excess energy cost ΔE(2π) due to the magnetic flux Φ = 2π explicitly in the SF (XY) phase. As a result, we found that the amplitude ratio ρ_s/ΔE(2π) (ρ_s: spin stiffness) makes sense in proximity to the critical point, exhibiting a notable plateau in the SF-phase side. The plateau height is estimated, and compared to the related studies.

DOI： 10.1088/1742-5468/ac5cb2

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その他リンク： https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-5468/ac5cb2/pdf
Fidelity-mediated analysis of the transverse-field XY chain with the long-range interactions: anisotropy-driven multi-criticality

Yoshihiro Nishiyama

The European Physical Journal B 94 ( 11 ) 2021年11月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC

DOI： 10.1140/epjb/s10051-021-00245-1

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その他リンク： https://link.springer.com/article/10.1140/epjb/s10051-021-00245-1/fulltext.html
Two-dimensional easy-plane SU(3) magnet with the transverse field: anisotropy-driven multicriticality

Yoshihiro Nishiyama

Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment 2021 ( 3 ) 033103 - 033103 2021年3月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：IOP Publishing

DOI： 10.1088/1742-5468/abe412

arXiv

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Imaginary-field-driven phase transition for the 2D Ising antiferromagnet: A fidelity-susceptibility approach

Yoshihiro Nishiyama

Physica A: Statistical Mechanics and its Applications 555 124731 - 124731 2020年10月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Elsevier BV

DOI： 10.1016/j.physa.2020.124731

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Fidelity-susceptibility analysis of the honeycomb-lattice Ising antiferromagnet under the imaginary magnetic field

Yoshihiro Nishiyama

The European Physical Journal B 93 ( 9 ) 2020年9月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC

DOI： 10.1140/epjb/e2020-10264-5

arXiv

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その他リンク： https://link.springer.com/article/10.1140/epjb/e2020-10264-5/fulltext.html
Multicritical behavior of the fidelity susceptibility for the 2D quantum transverse-field XY model

Yoshihiro Nishiyama

The European Physical Journal B 92 ( 8 ) 2019年8月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC

DOI： 10.1140/epjb/e2019-100269-8

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Criticality of the Higgs mass for the long-range quantum XY chain: Amplitude ratio between the Higgs and paramagnetic gaps

Yoshihiro Nishiyama

Physica A: Statistical Mechanics and its Applications 527 121395 - 121395 2019年8月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Elsevier BV

DOI： 10.1016/j.physa.2019.121395

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Criticality of the magnon-bound-state hierarchy for the quantum Ising chain with the long-range interactions

Yoshihiro Nishiyama

The European Physical Journal B 91 ( 11 ) 2018年11月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC

DOI： 10.1140/epjb/e2018-90426-8

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Criticality of the low-frequency conductivity for the bilayer quantum Heisenberg model

Yoshihiro Nishiyama

The European Physical Journal B 91 ( 4 ) 2018年4月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC

DOI： 10.1140/epjb/e2018-80707-7

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Duality-mediated critical amplitude ratios for the (2 + 1)-dimensional S = 1XY model

Yoshihiro Nishiyama

The European Physical Journal B 90 ( 9 ) 2017年9月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC

DOI： 10.1140/epjb/e2017-80286-1

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Hierarchy of the low-lying excitations for the (2+1)-dimensional q=3 Potts model in the ordered phase

Yoshihiro Nishiyama

Nuclear Physics B 916 28 - 36 2017年3月

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Elsevier BV

DOI： 10.1016/j.nuclphysb.2016.12.024

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(2+1)次元イジング模型のマグノン束縛状態のスペクトル系列

西山由弘

日本物理学会講演概要集 71 2641 - 2641 2016年

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

<p>2次元横磁場イジング模型を、厳密対角化の方法でシミュレーションする。秩序相では、マグノン間には引力がはたらく。臨界点近傍で、普遍的なマグノンの束縛状態の質量を見つもる。</p>

DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.2.0_2641

CiNii Article

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MISC

Magnon-bound-state hierarchy for the two-dimensional transverse-field Ising model in the ordered phase

Yoshihiro Nishiyama

PHYSICA A-STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS 463 303 - 309 2016年12月

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記述言語：英語出版者・発行元：ELSEVIER SCIENCE BV

In the ordered phase for an Ising ferromagnet, the magnons are attractive to form a series of bound states with the mass gaps, m(2) < m(3) < .... Each ratio m(2,3),.../m(1) (m(1): the single-magnon mass) is expected to be a universal constant in the vicinity of the critical point. In this paper, we devote ourselves to the (2 + 1)-dimensional counterpart, for which the universal hierarchical character remains unclear. We employed the exact diagonalization method, which enables us to calculate the dynamical susceptibility via the continued-fraction expansion. Thereby, we observe a variety of signals including m(2,3,4), and the spectrum is analyzed with the finite-size-scaling method to estimate the universal mass-gap ratios. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.

DOI： 10.1016/j.physa.2016.07.045

Web of Science

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Universal scaled Higgs-mass gap for the bilayer Heisenberg model in the ordered phase

Yoshihiro Nishiyama

EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL B 89 ( 2 ) 1 - 5 2016年2月

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記述言語：英語出版者・発行元：SPRINGER

The spectral properties for the bilayer quantum Heisenberg model were investigated with the numerical diagonalization method. In the ordered phase, there appears the massive Higgs excitation embedded in the continuum of the Goldstone excitations. Recently, it was claimed that the properly scaled Higgs mass is a universal constant in proximity to the critical point. Diagonalizing the finite-size cluster with N = 36 spins, we calculated the dynamical scalar susceptibility. chi(s)''(omega), which is rather insensitive to the Goldstone mode. A finite-size-scaling analysis of chi(s)'' (omega) is made, and the universal (properly scaled) Higgs mass is estimated.

DOI： 10.1140/epjb/e2016-60885-0

Web of Science

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Universal critical behavior of the two-magnon-bound-state mass gap for the (2+1)-dimensional Ising model

Yoshihiro Nishiyama

PHYSICA A-STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS 413 577 - 582 2014年11月

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記述言語：英語出版者・発行元：ELSEVIER SCIENCE BV

The two-magnon-bound-state mass gap m(2) for the two-dimensional quantum Ising model was investigated by means of the numerical diagonalization method; the low-lying spectrum is directly accessible via the numerical diagonalization method. It has been claimed that the ratio m(2)/m(1) (m(1): one-magnon mass gap) is a universal constant in the vicinity of the critical point. Aiming to suppress corrections to scaling (lattice artifact), we consider the spin-S = 1 Ising model with finely-adjusted extended interactions. The simulation result for the finite-size cluster with N <= 20 spins indicates the mass-gap ratio m(2)/m(1) = 1.84(1). (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

DOI： 10.1016/j.physa.2014.07.025

Web of Science

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10aAY-13 (2+1)次元イジング模型の素励起対のユニバーサルな束縛エネルギー(10aAY 古典スピン系一般,領域11(物性基礎論・統計力学・流体物理・応用数学・社会経済物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 69 ( 2 ) 183 - 183 2014年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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28pAK-13 空間異方的量子磁性体における脱閉じ込め臨界性のfidelity感受率による解析(28pAK 量子スピン系・ボソン系・冷却原子系,領域11(物性基礎論・統計力学・流体物理・応用数学・社会経済物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 69 ( 1 ) 333 - 333 2014年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Critical behavior of the fidelity susceptibility for the d=2 transverse-field Ising model

Yoshihiro Nishiyama

PHYSICA A-STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS 392 ( 19 ) 4345 - 4350 2013年10月

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記述言語：英語出版者・発行元：ELSEVIER SCIENCE BV

The overlap (inner product) between the ground-state eigenvectors with proximate interaction parameters, the so-called fidelity, plays a significant role in the quantum-information theory. In this paper, the critical behavior of the fidelity susceptibility is investigated for a two-dimensional transverse-field (quantum) Ising model by means of the numerical diagonalization method. In order to treat a variety of system sizes N = 12, 14, ... , 32, we adopt the screw-boundary condition. Finite-size artifacts (scaling corrections) of the fidelity susceptibility appear to be suppressed, as compared to those of the Binder parameter. As a result, we estimate the fidelity susceptibility critical exponent as alpha(F) = 0.715(20). (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

DOI： 10.1016/j.physa.2013.05.024

Web of Science

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27pKG-12 二次元横磁場イジング模型の縦及び横成分fidelity感受率の臨界性(古典フラストレート系・古典スピン系一般,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 68 ( 2 ) 260 - 260 2013年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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29pXZC-9 二次元横磁場イジング模型のfidelity感受率の臨界性(29pXZC 古典フラストレート系・古典スピン系一般,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 68 ( 1 ) 414 - 414 2013年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Criticalities of the transverse- and longitudinal-field fidelity susceptibilities for the d=2 quantum Ising model

Physical Review E 88 012129-5 2013年

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20pAC-12 空間異方的三角格子上S=1模型における脱閉じ込め臨界現象(20pAC 量子スピン系2・ボゾン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 67 ( 2 ) 292 - 292 2012年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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26pAG-5 四体相互作用のあるJ_1-J_2模型のネール-VBS相境界の概形(26pAG 量子スピン系・冷却原子系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 67 ( 1 ) 350 - 350 2012年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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22aEC-6 スクリュー境界条件に特有のサイズ補正削減の試み(22aEC 古典スピン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 66 ( 2 ) 215 - 215 2011年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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26aTE-9 空間異方的三角格子上S=1模型における脱閉じ込め転移(26aTE 量子スピン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 66 ( 1 ) 306 - 306 2011年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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23aTE-10 平面内型離散折畳み模型における雛くちゃ転移の解析(23aTE 古典スピン系一般・古典フラストレート系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 65 ( 2 ) 212 - 212 2010年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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23pEH-3 並進対称性の回復した離散折畳み模型における皺くちゃ転移の解析(23pEH 古典スピン系一般・古典フラストレート系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 65 ( 1 ) 354 - 354 2010年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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26aQK-1 スケーリング補正の軽減による3dイジング臨界現象の解析(古典スピン系一般・量子スピン系,領域11,統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理)

西山由弘

日本物理学会講演概要集 64 ( 2 ) 181 - 181 2009年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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27pTJ-10 スクリュー境界条件の下での三角格子量子反強磁性体の相図(27pTJ 量子スピン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 64 ( 1 ) 272 - 272 2009年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Numerical diagonalization analysis of the criticality of the (2+1) -dimensional XY model: Off-diagonal Novotny's method

Yoshihiro Nishiyama

Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics 78 ( 2 ) 021135-1-021135-7 2008年8月

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記述言語：英語

The criticality of the (2+1) -dimensional XY model is investigated with the numerical diagonalization method. So far, it has been considered that the diagonalization method would not be very suitable for analyzing the criticality in large dimensions (d≥3)
in fact, the tractable system size with the diagonalization method is severely restricted. In this paper, we employ Novotny's method, which enables us to treat a variety of system sizes N=6,8,...,20 (N is the number of spins constituting a cluster). For that purpose, we develop an off-diagonal version of Novotny's method to adopt the off-diagonal (quantum-mechanical XY) interaction. Moreover, in order to improve the finite-size-scaling behavior, we tune the coupling-constant parameters to a scale-invariant point. As a result, we estimate the critical indices as ν=0.675 (20) and γν=1.97 (10). © 2008 The American Physical Society.

DOI： 10.1103/PhysRevE.78.021135

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22aVA-3 数値対角化による3dXY型相転移の解析 : 非対角ノボトニー法の開発(22aVA 古典スピン系一般・量子スピン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 63 ( 2 ) 229 - 229 2008年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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23aWD-7 3Dイジング模型の秩序相における素励起対のユニバーサルな束縛エネルギー(古典・量子スピン系,領域11,統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理)

西山由弘

日本物理学会講演概要集 63 ( 1 ) 264 - 264 2008年2月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Bound-state energy of the three-dimensional Ising model in the broken-symmetry phase: Suppressed finite-size corrections

Yoshihiro Nishiyama

Phys. Rev. E 78 02135-1-7 2008年

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22pTS-5 (d,m)=(3,2)型リフシッツ点の臨界性2+1次元gonihedric模型(古典スピン系,領域11,統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理)

西山由弘

日本物理学会講演概要集 62 ( 2 ) 293 - 293 2007年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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19pWA-15 d=5イジング模型の有限サイズスケーリング : ハイパースケーリングの破れの影響(フラストレート系,古典スピン系,領域11,統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理)

西山由弘

日本物理学会講演概要集 62 ( 1 ) 267 - 267 2007年2月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Finite-size scaling of the d=5 Ising model embedded in a cylindrical geometry:The influence of hyperscaling violation

Yoshihiro Nishiyama

Phys. Rev. E 75 011106001-011106007 2007年

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Multicriticality of the (2+1)-dimensional gonihedric model:A realization of the (d,m)=(3,2) Lifshitz point

Yoshihiro Nishiyama

Phys. Rev. E 75 051116001-051116008 2007年

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23pXD-8 繰り込み固定点付近での有限サイズスケーリング補正の軽減(23pXD 古典フラストレート系・古典スピン系一般,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 61 ( 2 ) 177 - 177 2006年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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30pRD-4 三次元ボンドパーコレーションの転送行列の構成と応用(30pRD 古典スピン系・古典フラストレート系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 61 ( 1 ) 333 - 333 2006年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Eliminated corrections to scaling around a renormalization-group fixed point: Transfer-matrix simulation of an extended d=3 Ising model

Yoshihiro Nishiyama

Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics 74 ( 1 ) 2006年

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記述言語：英語

Extending the parameter space of the three-dimensional (d=3) Ising model, we search for a regime of eliminated corrections to finite-size scaling. For that purpose, we consider a real-space renormalization group (RSRG) with respect to a couple of clusters simulated with the transfer-matrix (TM) method. Imposing a criterion of "scale invariance," we determine a location of the nontrivial RSRG fixed point. Subsequent large-scale TM simulation around the fixed point reveals eliminated corrections to finite-size scaling. As anticipated, such an elimination of corrections admits systematic finite-size-scaling analysis. We obtained the estimates for the critical indices as ν=0.6245 (28) and yh =2.4709 (73). As demonstrated, with the aid of the preliminary RSRG survey, the transfer-matrix simulation provides rather reliable information on criticality even for d=3, where the tractable system size is restricted severely. © 2006 The American Physical Society.

DOI： 10.1103/PhysRevE.74.016120

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Transfer-matrix approach to the three-dimensional bond percolation:An application of Novotny's formalism

Yoshihiro Nishiyama

Phys. Rev. E 73 ( 1 ) 2006年

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記述言語：英語

<p>A transfer-matrix simulation scheme for the three-dimensional (d=3) bond percolation is presented. Our scheme is based on Novotny's transfer-matrix formalism, which enables us to consider arbitrary (integral) number of sites N constituting a unit of the transfer-matrix slice even for d=3. Such an arbitrariness allows us to perform systematic finite-size-scaling analysis of the criticality at the percolation threshold. Diagonalizing the transfer matrix for N=4,5,...,10, we obtain an estimate for the correlation-length critical exponent nu=0.81(5).</p>

DOI： 10.1103/PhysRevE.73.016114

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21pXE-3 三角格子の折りたたみ問題 : 負の曲げ弾性領域でのしわくちゃ転移(古典スピン系一般・古典フラストレート系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 60 ( 2 ) 186 - 186 2005年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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26pYC-2 2から3次元の間のXY型臨界現象の解析 : ノポトニー法の応用(古典スピン系・古典フラストレート系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 60 ( 1 ) 304 - 304 2005年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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24pPSB-4 異方性をもつハルデン反強磁性鎖の強磁場下での振舞い : 磁場角度依存性(量子スピン系,化合物磁性,スピングラス・ランダム系,アモルファス系,フラストレーション系,磁気共鳴一般,磁性一般,領域3(磁性,磁気共鳴))

宮崎寛, 西山由弘, 原田勲

日本物理学会講演概要集 60 ( 1 ) 439 - 439 2005年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Folding of the triangular lattice in a discrete three-dimensional space: Crumpling transitions in the negative-bending-rigidity regime

Yoshihiro Nishiyama

Phys. Rev. E 2005年

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DOI： 10.1103/PhysRevE.72.036104

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Finite-size-scaling analysis of the XY universality class between two and three dimensions: An application of Novotny's transfer-matrix method

Yoshihiro Nishiyama

Phys. Rev. E 71 ( 4 ) 2005年

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記述言語：英語

<p>Based on Novotny's transfer-matrix method, we simulated the (stacked) triangular Ising antiferromagnet embedded in the space with the dimensions variable in the range 2 <= d <= 3. Our aim is to investigate the criticality of the XY universality class for 2 <= d <= 3. For that purpose, we employed an extended version of the finite-size-scaling analysis developed by Novotny, who utilized this scheme to survey the Ising criticality (ferromagnet) for 1 <= d <= 3. Diagonalizing the transfer matrix for the system sizes N up to N=17, we calculated the d-dependent correlation-length critical exponent nu(d). Our simulation result nu(d) appears to interpolate smoothly the known two limiting cases, namely, the Kosterlitz-Thouless (KT) and d=3 XY universality classes, and the intermediate behavior bears close resemblance to that of the analytical formula via the 1/N-expansion technique. Methodological details including the modifications specific to the present model are reported.</p>

DOI： 10.1103/PhysRevE.71.046112

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Synchrotron X-ray diffraction studies of the incommensurate phase of a spin-Peierls system CuGeO3 in strong magnetic fields

Y Narumi, K Katsumata, Y Tabata, S Kimura, Y Tanaka, T Nakamura, S Shimomura, M Matsuda, Harada, I, Y Nishiyama, T Ishikawa, H Kitamura, T Hara, T Tanaka, K Tamasaku, M Yabashi, S Goto, H Ohashi, K Takeshita, T Ohata, T Matsushita, T Bizen

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 73 ( 10 ) 2650 - 2653 2004年10月

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記述言語：英語出版者・発行元：PHYSICAL SOC JAPAN

Synchrotron X-ray diffraction measurements on a spin-Peierls material CuGeO3 in applied magnetic fields, H, up to 15 T are made. We find that the temperature, T, dependence of the incommensurate Bragg peak at a lower H is quite different from that at a higher H. At sufficiently high fields, we find that the lattice incommensurability, deltal, is almost independent of T, while at H slightly above the critical field = 12.25 T for the commensurate to incommensurate transition, deltal decreases with increasing T. We interpret that this finding is due to a stabilization of the incommensurate state by a strong magnetic field which suppresses thermal fluctuations.

DOI： 10.1143/JPSJ.73.2650

Web of Science

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12aPS-104 1 次元 Ising 型反強磁性鎖における横磁場効果 : 第 2 隣接相互作用の影響(磁性・磁気共鳴, 領域 3)

藤原芳昭, 宮崎寛, 西山由弘, 原田勲

日本物理学会講演概要集 59 ( 2 ) 364 - 364 2004年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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12aPS-103 NH_4CuCl_3 における磁化プラトーと磁気励起(磁性・磁気共鳴, 領域 3)

宮崎寛, 西山由弘, 原田勲

日本物理学会講演概要集 59 ( 2 ) 364 - 364 2004年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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14pTB-7 相互作用する曲面のガス(ゴニヘドリック)模型の多重臨界性(古典スピン系・古典フラストレート系, 領域 11)

西山由弘

日本物理学会講演概要集 59 ( 2 ) 263 - 263 2004年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Multicriticality of the three-dimensional Ising model with plaquette interactions: An extension of Novotny's transfer-matrix formalism

Yoshihiro Nishiyama

Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics 70 ( 2 ) 1 - 26120 2004年8月

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記述言語：英語

A three-dimensional Ising model was numerically investigated with the plaquette interactions. It was found that the interfacial energy lacks the surface tension term and thermally activated undulations must be promoted significantly because of the absence of the surface tension. It was noticed that a phase transition occurs at a considerably low temperature quite reminiscent of that of the two-dimensional Ising model. It was also confirmed that the phase transition belongs to the three-dimensional Ising university class.

DOI： 10.1103/PhysRevE.70.026120

Scopus

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Folding of the triangular lattice in a discrete three-dimensional space: Density-matrix renormalization-group study

Yoshihiro Nishiyama

Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics 70 ( 1 ) 1 - 16101 2004年7月

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記述言語：英語

The three-dimensional discrete folding by means of the density-matrix renormalization group was investigated. The technique was found to be successful even in the problem of soft materials such as fluid membranes. The bulk properties of discrete folding was investigated in detail taking the advantage that the technique can allow to treat very large system sizes. The folding entropy which appears to lie within the best analytical bound obtained through combinatorics arguments was also calculated.

DOI： 10.1103/PhysRevE.70.016101

Scopus

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30aWM-9 DMRGの三角格子の折りたたみ問題への応用とcrumpling転移の解析(古典スピン系・古典フラストレート系)(領域11)

西山由弘

日本物理学会講演概要集 59 ( 1 ) 342 - 342 2004年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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30aXR-4 4量体化されたS=1/2ハイゼンベルク梯子の磁化過程(量子スピン系(一次元))(領域3)

宮崎寛, 西山由弘, 原田勲

日本物理学会講演概要集 59 ( 1 ) 506 - 506 2004年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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20aWF-13 DMRG の膜の熱力学への応用と実効曲げ弾性係数の解析 II

西山由弘

日本物理学会講演概要集 58 ( 2 ) 202 - 202 2003年8月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Asymptotic behavior of the emptiness formation probability in the critical phase of XXZ spin chain

VE Korepin, S Lukyanov, Y Nishiyama, M Shiroishi

PHYSICS LETTERS A 312 ( 1-2 ) 21 - 26 2003年6月

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記述言語：英語出版者・発行元：ELSEVIER SCIENCE BV

We study the emptiness formation probability (EFP) for the spin 1/2 XXZ spin chain. EFP P(n) detects a formation of ferromagnetic string of the length n in the ground state. It is expected that EFP decays in a Gaussian way for large strings P(n) similar to n(-gamma) C-n<^>2. Here, we propose the explicit expressions for the rate of Gaussian decay C as well as for the exponent gamma. In order to confirm the validity of our formulas, we employed an ab initio simulation technique of the density-matrix renormalization group to simulate XXZ spin chain of sufficient length. Furthermore, we performed Monte Carlo integration of the Jimbo-Miwa multiple integral for P (n). Those numerical results for P (n) support our formulas fairly definitely. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

DOI： 10.1016/S0375-9601(03)00616-9

Web of Science

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Third-neighbor correlators of a one-dimensional spin-1/2 Heisenberg antiferromagnet

K Sakai, M Shiroishi, Y Nishiyama, M Takahashi

PHYSICAL REVIEW E 67 ( 6 ) 2003年6月

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記述言語：英語出版者・発行元：AMER PHYSICAL SOC

We exactly evaluate the third-neighbor correlator <S(j)(z)S(j+3)(z)> and all the possible nonzero correlators <S(j)(alpha)S(j+1)(beta)S(j+2)(gamma)S(j+3)(delta)> of the one-dimensional spin-1/2 Heisenberg XXX antiferromagnet in the ground state without magnetic field. All the correlators are expressed in terms of certain combinations of logarithm ln 2, the Riemann zeta function zeta(3), zeta(5) with rational coefficients. The results accurately coincide with the numerical ones obtained by the density-matrix renormalization group method and the numerical diagonalization.

DOI： 10.1103/PhysRevE.67.065101

Web of Science

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29pWJ-6 DMRG の膜の熱力学への応用と実効曲げ弾性係数の解析

西山由弘

日本物理学会講演概要集 58 ( 1 ) 289 - 289 2003年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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29pXG-2 S=1 交代ボンドスピン鎖の強結合展開

原田勲, 浜口明伸, Rahman M. M., 西山由弘

日本物理学会講演概要集 58 ( 1 ) 457 - 457 2003年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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31aPS-9 スピン-1/2 XXZ 鎖の Emptiness Formation Probability の漸近的ふるまい

Korepin V. E., Lukyanov S., 西山由弘, 城石正弘

日本物理学会講演概要集 58 ( 1 ) 320 - 320 2003年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Direct observation of the effective bending moduli of a fluid membrane: Free-energy cost due to the reference-plane deformations

Yoshihiro Nishiyama

Phys. Rev. E 2003年

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DOI： 10.1103/PhysRevE.68.031901

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Direct observation of the effective bending moduli of a fluid membrane: free-energy cost due to the reference-plane defomations

y nishiyama

Physical Review E 68 68 031901 2003年

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DOI： 10.1103/PhysRevE.68.031901

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有限温度DMRGによる磁場下交代ボンドS=1スピン鎖の横帯磁率 : 磁場誘起長距離秩序(新奇な秩序を持つ系での相転移,研究会報告)

西山由弘, 原田勲

物性研究 79 ( 5 ) 781 - 782 2003年

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記述言語：日本語出版者・発行元：物性研究刊行会

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その他リンク： http://hdl.handle.net/2433/97431
Quantum-fluctuation-induced collisions and subsequent excitation gap of an elastic string between walls

Y Nishiyama

PHYSICAL REVIEW B 66 ( 18 ) 2002年11月

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記述言語：英語出版者・発行元：AMERICAN PHYSICAL SOC

An elastic string embedded between rigid walls is simulated by means of the density-matrix renormalization group. The string collides against the walls owing to the quantum-mechanical zero-point fluctuations. Such a "quantum entropic" interaction has come under thorough theoretical investigation in the context of the stripe phase observed experimentally in doped cuprates. We found that the excitation gap opens in the form of an exponential singularity DeltaEsimilar toexp(-Ad(sigma)) (d=wall spacing) with the exponent sigma=0.6(3), which is substantially smaller than the mean-field value sigma=2. That is, the excitation gap is much larger than that anticipated from mean field, suggesting that the string is subjected to a robust pinning potential due to the quantum collisions. This feature supports Zaanen's "order out of disorder" mechanism, which would be responsible for the stabilization of the stripe phase.

DOI： 10.1103/PhysRevB.66.184501

Web of Science

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Field-induced long-range ordering in a quasi-one-dimensional Haldane system

Y Nishiyama, Harada, I

JOURNAL OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLIDS 63 ( 6-8 ) 1439 - 1442 2002年6月

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記述言語：英語出版者・発行元：PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD

Quantum S = 1 spin chain with single-ion anisotropy in the presence of an external magnetic field is investigated by means of the finite-temperature density-matrix renormalization group. Emphasis is laid on the point that the underlying physics differs significantly with respect to magnetic-field directions. There appear various phases, which are absent in the classical counterpart studied extensively in the past. We argue possible implications of our numerical results in the field-induced magnetic long-range ordering observed experimentally in NDMAP. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

DOI： 10.1016/S0022-3697(02)00140-3

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Quantum correlations and number theory

HE Boos, VE Korepin, Y Nishiyama, M Shiroishi

JOURNAL OF PHYSICS A-MATHEMATICAL AND GENERAL 35 ( 20 ) 4443 - 4451 2002年5月

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記述言語：英語出版者・発行元：IOP PUBLISHING LTD

We study the spin-1/2 Heisenberg XXX antiferromagnet for which the spectrum of the Hamiltonian was found by Bethe in 1931. We study the probability of the formation of ferromagnetic string in the antiferromagnetic ground state, which we call emptiness formation probability P(n). This is the most fundamental correlation function. We prove that, for short strings, it can be expressed in terms of the Riemann zeta function with odd arguments, logarithm In 2 and rational coefficients. This adds yet another link between statistical mechanics and number theory. We have obtained an analytical formula for P(5) for the first time. We have also calculated P(n) numerically by the density matrix renormalization group. The results agree quite well with the analytical results. Furthermore, we study the asymptotic behaviour of P (n) at finite temperature by quantum Monte Carlo simulation. This also agrees with our previous analytical results.

DOI： 10.1088/0305-4470/35/20/305

Web of Science

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26pXY-1 DMRGと強結合展開による1+1Dφ^4格子模型の(偽)真空の研究(26pXY 量子スピン系,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理分野))

西山由弘

日本物理学会講演概要集 57 ( 1 ) 271 - 271 2002年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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量子スピン鎖における新しい相関関数─emptiness formation probability─に関する最近の発展

城石正弘, 西山由弘

物性研究 Vol. 79 No.1 43--64 ( 1 ) 43 - 64 2002年

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記述言語：日本語出版者・発行元：物性研究刊行会

量子XXZスピン鎖は厳密に解けることはよく知られているが、相関関数を計算することは、特別な場合(XX0スピン鎖)を除いて依然として困難な問題である.ただし、よく知られているように、絶対零度でmasslessの臨界領域では共形場の理論を援用することによって非常に遠方の二点相関関数の漸近形の情報を引き出すことはできる。ところが、最近、Emptiness Formation Probability (EFP)とよばれる、ある長さnにわたってスピンの縦成分が強磁性的になる確率P(n)について様々な発展が報告されている。これは今まであまり考察されてこなかった新しい相関関数であり、元来はより物理的な相関関数を厳密に計算するためのファーストステップとして導入されたものである。しかし、最近ではP(n)それ自体、多くの興味深い性質を持つことが認識されつつある.特に、臨界領域では通常の二点相関関数は絶対零度で代数的に減衰するのに対して、P(n)はガウシアン的に減衰すると議論されている.また、有限温度ではP(n)は指数的に減衰し、その"相関距離"は1サイト当たりの自由エネルギーで表わされると考えられている。本レビューでは、現在までのXXZスピン鎖のEFPに関連する発展をまとめた後、その特別な場合であるXX0スピン鎖で、P(n)を厳密に計算し、上の漸近予想が正しいことを示す.また、XXXスピン鎖やXXZスピン鎖の特別な場合(Δ=1/2)で最近、報告されている解析的な結果について紹介する。また、同時に、絶対零度では密度行列繰り込み群を、有限温度では連続時間量子モンテカルロを用いてP(n)を直接数値的に評価して、上記の漸近形の予想が肯定的に支持されることをみた。

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その他リンク： http://dl.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/10940151
Magnetic phases and long-range ordering of the Haldane system in high magnetic fields

Harada, I, Y Nishiyama

PROGRESS OF THEORETICAL PHYSICS SUPPLEMENT ( 145 ) 107 - 112 2002年

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記述言語：英語出版者・発行元：PROGRESS THEORETICAL PHYSICS PUBLICATION OFFICE

Critical properties of field-induced magnetic phases are investigated in the one-dimensional S = 1 Haldane system with planar anisotropy, using the finite-temperature density-matrix renormalization group method. We point out that the underlying physics of the properties differs significantly between cases of different field directions: The magnetic phase is characterized as the gapless Tomonaga-Luttinger regime in one case and as the gapful soliton regime in the other. In connection with the information obtained for the one-dimensional spin chain, possible implications for the field-induced magnetic long-range ordering are discussed.

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Quantum-entropic interaction of an elastic string between walls

Y Nishiyama

PROGRESS OF THEORETICAL PHYSICS SUPPLEMENT ( 145 ) 229 - 232 2002年

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記述言語：英語出版者・発行元：PROGRESS THEORETICAL PHYSICS PUBLICATION OFFICE

Recently, there arose a problem of 'quantum string,' which is a linelike object meandering quantum-mechanically and undergoes entropy-reducing collisions with adjacent neighbors. In this paper, we overview underlying physics of the quantum string, and report our simulation result on the collision-induced entropy loss of a quantum string between walls by means of the density-matrix renormalization group.

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Stiffening of fluid membranes due to thermal undulations: density matrix renormalization group study

Y. Nishiyama

Phys. Rev. E 2002年

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Emptiness formation probability for the one-dimensional isotropic XY model

M Shiroishi, M Takahashi, Y Nishiyama

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 70 ( 12 ) 3535 - 3543 2001年12月

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記述言語：英語出版者・発行元：PHYSICAL SOC JAPAN

We study a correlation function for the one-dimensional isotropic Xy model (XXO model), which is called the Emptiness Formation Probability (EFP). It is the probability of the formation of a ferromagnetic string in the anti-ferromagnetic ground state. Using the expression of the EFP as a Toeplitz determinant, we discuss its asymptotic behaviors. We also compare the analytical results with numerical calculations as the density-matrix renormalization group and the quantum Monte-Carlo method.

DOI： 10.1143/JPSJ.70.3535

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Strong-coupling-expansion analysis of the false-vacuum decay rate of the lattice phi(4) model in 1+1 dimensions

Y Nishiyama

JOURNAL OF PHYSICS A-MATHEMATICAL AND GENERAL 34 ( 50 ) 11215 - 11223 2001年12月

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記述言語：英語出版者・発行元：IOP PUBLISHING LTD

Strong-coupling expansion is performed for the lattice phi(4) model in 1 + 1 dimensions. Because the strong-coupling limit itself is not solvable, we employed numerical calculations so as to set up unperturbed eigensystems. Restricting the number of Hilbert-space bases, we performed linked-cluster expansion up to 11th order. We carried out an alternative simulation by means of the density-matrix renormalization group. Thereby, we confirmed that our series-expansion data with a convergence-acceleration trick are in good agreement with the simulation result. Through the analytic continuation to the domain of negative biquadratic interaction, we obtain the false-vacuum decay rate. Contrary to common belief that the tunnelling phenomenon lies out of perturbative treatments, our series expansion reproduces the instanton-theory behaviour for a high potential barrier. For a shallow barrier, in contrast, our result tells us that the relaxation is no longer described by an instanton, but the decay rate acquires notable enhancement.

DOI： 10.1088/0305-4470/34/50/304

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Numerical analyses of the nonequilibrium electron transport through the Kondo impurity beside the Toulouse point

Y Nishiyama

PHYSICA E-LOW-DIMENSIONAL SYSTEMS & NANOSTRUCTURES 11 ( 4 ) 293 - 302 2001年11月

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記述言語：英語出版者・発行元：ELSEVIER SCIENCE BV

Nonequilibrium electron transport through the Kondo impurity is investigated numerically for the system with 20 conduction-electron levels. The electron current under finite voltage drop is calculated in terms of the `conductance viewed as transmission' picture proposed by Landauer. Here, we take into account the full transmission processes of both the many-body correlation and the hybridization amplitude up to infinite order. Our results demonstrate, for instance, how the exact solution of the differential conductance by Schiller and Hershfield obtained at the Toulouse point becomes deformed by more realistic interactions. The differential-conductance-peak height is suppressed below e(2)/h with the width hardly changed through reducing the Kondo coupling from the Toulouse point, whereas it is kept unchanged by further increase of the coupling. We calculated the nonequilibrium local Green function as well. This clarifies the spectral property of the Kondo impurity driven far from equilibrium. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

DOI： 10.1016/S1386-9477(01)00173-4

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17pRC-12 剛体壁間の紐の量子揺らぎによる衝突エントロピー

西山由弘

日本物理学会講演概要集 56 ( 2 ) 177 - 177 2001年9月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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18aRC-4 1次元等方的XY模型のEmptiness Formation Probability

城石正弘, 高橋實, 西山由弘

日本物理学会講演概要集 56 ( 2 ) 186 - 186 2001年9月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Quantum-fluctuation-induced repulsive interaction of a quantum string between walls

Y Nishiyama

PHYSICAL REVIEW B 64 ( 6 ) 2001年8月

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記述言語：英語出版者・発行元：AMER PHYSICAL SOC

A quantum string, which was brought into discussion recently as a model for the stripe phase in doped cuprates, is simulated by means of the density-matrix-renormalization-group method. String collides with adjacent neighbors, as it wanders, owing to quantum zero-point fluctuations. The energy cost due to the collisions is our main concern. Embedding a quantum string between rigid walls with separation d, we found that for sufficiently large d, collision-induced energy cost obeys the formula similar to exp(-Ad(alpha)) with alpha =0.808(1), and the, string's mean fluctuation width grows logarithmically similar to log d. Those results are not understood in terms of a conventional picture that the string is "disordered," and only short-wavelength fluctuations contribute to collisions. Rather, our results support a recent proposal that owing to collisions, short-wavelength fluctuations are suppressed, but instead, long-wavelength fluctuations become significant. This mechanism would be responsible for stabilizing the stripe phase.

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Numerical analysis of the magnetic-field-tuned superconductor-insulator transition in two dimensions

Y Nishiyama

PHYSICA C 353 ( 1-2 ) 147 - 155 2001年5月

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記述言語：英語出版者・発行元：ELSEVIER SCIENCE BV

Ground state of the two-dimensional hard-core-boson model subjected to external magnetic field and quenched random chemical potential is studied numerically. In experiments, magnetic-field-tuned superconductor-insulator transition has already come under through investigation, whereas in computer simulation, only randomness-driven localization (with zero magnetic field) has been studied so far: The external magnetic field brings about a difficulty that the hopping amplitude becomes complex number (through the gauge twist), for which the quantum Monte-Carlo simulation fails. Here, we employ the exact diagonalization method, with which we demonstrate that the model does exhibit field-tuned localization transition at a certain critical magnetic field. At the critical point, we found that the DC conductivity is not universal, but is substantially larger than that of the randomness-driven localization transition at zero magnetic field. Our result supports recent experiment by Markovic et al. reporting an increase of the critical conductivity with magnetic field strengthened. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

DOI： 10.1016/S0921-4534(00)01741-X

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30aPS-10 ジョセフソン梯子の磁束格子秩序の有限サイズスケーリング解析

西山由弘

日本物理学会講演概要集 56 ( 1 ) 281 - 281 2001年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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29pYF-2 ハルデン系の磁場誘起長距離秩序

原田勲, 西山由弘

日本物理学会講演概要集 56 ( 1 ) 256 - 256 2001年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Field-induced long-range ordering in an S=1 quasi-one-dimensional Heisenberg antiferromagnet

Z Honda, K Katsumata, Y Nishiyama, Harada, I

PHYSICAL REVIEW B 63 ( 6 ) 2001年2月

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記述言語：英語出版者・発行元：AMER PHYSICAL SOC

Detailed results of heat capacity and magnetization measurements are reported on a single crystal sample of the spin S=1 quasi-one-dimensional Heisenbrrg antiferromagnet Ni(C5H14N2)(2)N-3(PF6), abbreviated NDMAP. From these results, we constructed the magnetic field (H) versus temperature phase diagram of this compound which exhibits the quantum disordered Haldane, field-induced long-range-ordered (LRO) and thermally disordered paramagnetic phases. The phase boundary curve separating the paramagnetic and LRO phases is anisotropic; the increase of the Neel temperature (T-N) with H along the a and b axes is more rapid than that along the c axis. We calculated T-N as a function of H by taking into account the interchain coupling as the form of a mean held. The calculation of the staggered susceptibility of the S=1 one-dimensional antiferromagnet with an easy-plane anisotropy shows quite different behavior in the different field directions, resulting in the anisotropic phase boundary curve. A good agreement is obtained between theory and experiment using the exchange and anisotropy constants obtained from the neutron scattering experiment.

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25pSA-6 Toulouse点近傍の近藤不純物を流れる非平衡電流の数値計算

西山由弘

日本物理学会講演概要集 55 ( 2 ) 587 - 587 2000年9月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Nonequilibrium-current-induced corrections to the one-particle-correlation function in a wire

Y Nishiyama

PHYSICS LETTERS A 274 ( 3-4 ) 143 - 151 2000年9月

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記述言語：英語出版者・発行元：ELSEVIER SCIENCE BV

Electron gas in a wire connected to two terminals with potential drop is studied with the Schwinger-Keldysh formalism. Recent studies, where the current is enforced to flow with a Lagrange-multiplier term, demonstrated that the current enhances the one-particle-correlation function. We report that in our model, such enhancement is not guaranteed to occur, but conditional both on the potential drop and the positions where we observe the correlation function. That is, under a certain condition, spatially modulated pattern is formed in the wire owing to the nonequilibrium current. (C) 2000 Published by Elsevier Science B.V.

DOI： 10.1016/S0375-9601(00)00543-0

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Finite-size-scaling analyses of the chiral order in the Josephson-junction ladder with half a flux quantum per plaquette

Y Nishiyama

EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL B 17 ( 2 ) 295 - 299 2000年9月

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記述言語：英語出版者・発行元：SPRINGER-VERLAG

Chiral order of the Josephson-junction ladder with half a flux quantum per plaquette is studied by means of the exact diagonalization method. We consider an extreme quantum limit where each superconductor grain (order parameter) is represented by S = 1/2 spin. So far, the semi-classical S -> infinity case, where each spin reduces to a plane rotator: has been considered extensively. We found that in the case of S = 1/2, owing to the strong quantum fluctuations, the chiral (vortex lattice) order becomes dissolved except in a region, where attractive intrachain and, to our surprise, repulsive interchain interactions both exist. On the contrary, for considerably wide range of parameters, the superconductor (XY) order is kept critical. The present results are regarded as a demonstration of the critical phase accompanying chiral-symmetry breaking predicted for frustrated XXZ chain field-theoretically.

DOI： 10.1007/s100510070144

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Spin correlation in the one-dimensional Heisenberg antiferromagnet with competing interactions

Harada, I, Y Nishiyama, Y Aoyama, S Mori

JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 69 339 - 346 2000年5月

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記述言語：英語出版者・発行元：PHYSICAL SOC JAPAN

The systematic trend of spin correlation in the S = 1/2 quantum antiferromagnetic chain with the next nearest neighbor exchange interaction, which competes with the alternating nearest neighbor interaction, is studied at zero temperature as well as at finite temperatures, focusing our attention on their incommensurate nature. We find that, at zero temperature, the dynamical structure factor exhibits a minimal gap at a commensurate or at an incommensurate wave number, which is explained as a consequence of a domain-wall like excitation due to the structure of the dimer order. At finite temperatures, the static structure factor is shown to exhibit a peak at a commensurate or at an incommensurate wave number, depending on thr temperature. The boundary between them, called the Lifshitz temperature, is determined. The behavior is discussed in connection with the experimental aspect of the recent neutron inelastic scattering in CuGeO3.

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24aZB-7 DMRGによる散逸二準位系のシミュレーション

西山由弘

日本物理学会講演概要集 55 ( 1 ) 225 - 225 2000年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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23pG-1 磁場によるハルデン相の破壊と3次元ネール秩序

原田勲, 西山由弘, 本多善太郎, 勝又紘一

日本物理学会講演概要集 55 ( 1 ) 369 - 369 2000年3月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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Numerical analysis of the dissipative two-state system with the density-matrix Hilbert-space-reduction algorithm

Y Nishiyama

EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL B 12 ( 4 ) 547 - 554 1999年12月

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記述言語：英語出版者・発行元：SPRINGER VERLAG

Ground state of the dissipative two-state system is investigated by means of the Lanczos diagonalization method. We adopted the Hilbert-space-reduction scheme proposed by Zhang, Jeckelmann and White so as to reduce the overwhelming reservoir Hilbert space to being tractable in computers. Both the implementation of the algorithm and the precision are reported in detail. We evaluate the dynamical susceptibility (resolvent) with the continued-fraction-expansion formula. Through analysing the resolvent over a frequency range, which is often called "interesting" frequency, we obtain the damping rate and the oscillation frequency. Our results agree with those of a recent quantum Monte-Carlo study, which concludes that the critical dissipation from oscillatory to over-damped behavior decreases as the tunneling amplitude is strengthened.

DOI： 10.1007/s100510051037

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Numerical diagonalization analysis of the ground-state superfluid-localization transition in two dimensions

Y Nishiyama

EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL B 9 ( 2 ) 215 - 223 1999年5月

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記述言語：英語出版者・発行元：SPRINGER VERLAG

Ground state of the two-dimensional hard-core-boson system in the presence of the quenched random chemical potential is investigated by means of the exact-diagonalization method for the system sizes up to L = 5. The criticality and the DC conductivity at the superfluid-localization transition have been controversial so far. We estimate, with the finite-size scaling analysis, the correlation-length and the dynamical critical exponents as nu = 2.3 +/- 0.6 and z = 2, respectively. The AC conductivity is computed with the Gagliano-Balseiro formula, with which the resolvent (dynamical response function) is expressed in terms of the continued-fraction form consisting of Lanczos tri-diagonal elements. Thereby, we estimate the universal DC conductivity as sigma(c)(omega --> 0) = 0.135 +/- 0.01((2e)(2)/h).

DOI： 10.1007/s100510050759

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28a-YL-13 競合する次近接相互作用を有する反強磁性ハイゼンベルグ鎖の熱力学 : 静的スピン構造因子

青山歓生, 高雄時久, 西山由弘, 原田勲

日本物理学会講演概要集 53 ( 2 ) 579 - 579 1998年9月

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記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会

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26a-PS-83 二次元における超流動-局在転移の量子臨界現象

西山由弘

日本物理学会講演概要集 53 ( 2 ) 665 - 665 1998年9月

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31a-YN-2 ボンドランダムS=1反強磁性ハイゼンベルクスピン鎖の数値解析

西山由弘

日本物理学会講演概要集 53 ( 1 ) 653 - 653 1998年3月

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8a-PS-100 ランダム磁場のあるS=1スピン鎖の基底状態における局在-非局在転移

西山由弘

日本物理学会講演概要集 52 ( 2 ) 829 - 829 1997年9月

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反強磁性ハイゼンベルグ梯子模型のスケーリング理論

羽田野直道, 西山由弘

日本物理学会講演概要集. 秋の分科会 1996 ( 3 ) 627 - 627 1996年9月

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29a-A-11 S=1/2反強磁性鎖における横磁場効果

森重喜, 原田勲, 西山由弘, 鈴木増雄

日本物理学会講演概要集. 年会 49 ( 3 ) 486 - 486 1994年3月

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講演・口頭発表等

二次元反強磁性イジング模型における虚数磁場フィデリティ感受率の計算

西山由弘

日本物理学会第74回年次大会 2020年3月18日

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会議種別：口頭発表（一般）

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長距離相互作用量子イジング鎖におけるマグノン束縛状態の臨界現象

西山由弘

日本物理学会2018年秋季大会 2018年9月12日

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会議種別：口頭発表（一般）

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二次元量子ポッツ模型の秩序相の素励起ヒエラルキー

西山由弘

日本物理学会第72回年次大会 2017年3月20日

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会議種別：口頭発表（一般）

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(d,m)=(3,2)型リフシッツ点の臨界性:2+1次元gonihedric模型

日本物理学会第62回年次大会 2007年

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d=5イジング模型の有限サイズスケーリング:ハイパースケーリングの破れの影響

日本物理学会2007年春季大会 2007年

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三次元ボンドパーコレーションの転送行列の構成と応用

日本物理学会第61回年次大会 2006年

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繰り込み固定点付近での有限サイズスケーリング補正の軽減

日本ん物理学会２００６年秋季大会 2006年

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DMRGの三角格子の折りたたみ問題への応用としわくちゃ転移の解析II

日本物理学会2005年秋季大会 2005年

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2と3次元の間のXY型臨界現象の解析: Novotny法の応用

日本物理学会台60回年次大会 2005年

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DMRGの三角格子の折りたたみ問題への応用とcrumpling転移の解析

日本物理学会、第59回年次大会 2004年

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相互作用する曲面のガス(ゴニヘドリック)模型の多重臨界性

日本物理学会2004年秋季大会、 2004年

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Discrete Folding in three dimensions: Density-Matrix-Renormalization-Group Study

STATPHYS 22 2004年

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4量体化されたS=1/2梯子の磁化過程

日本物理学会、第59回年次大会 2004年

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DMRGの膜の熱力学への応用と実効曲げ弾性係数の解析II

日本物理学会2003年秋季大会 2003年

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スピン1/2-XXZ 鎖の Emptiness Formation Probability の漸近的ふるまい

日本物理学会、第58回年次大会 2003年

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DMRGの膜の熱力学への応用と実効曲げ弾性係数の解析

日本物理学会、第58回年次大会 2003年

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DMRGと強結合展開による$1+1$D$\phi^4$格子模型の(偽)真空の研究

日本物理学会第57回年次大会 2002年

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1次元ハイゼンベルグ XXX 模型の Emptiness Formation Probability

日本物理学会2002年秋季大会 2002年

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剛体壁間の紐の量子揺らぎによる衝突エントロピーII

日本物理学会2002年秋季大会 2002年

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剛体壁間の紐の量子揺らぎによる衝突エントロピー

日本物理学会2001年秋季大会 2001年

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ジョセフソン梯子の磁束格子秩序の有限サイズスケーリング解析

日本物理学会第56回年次大会 2001年

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1次元等方的 XY 模型の Emptiness Formation Probability

日本物理学会2001年秋季大会 2001年

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ハルデン系の磁場誘起長距離秩序

日本物理学会第56回年次大会 2001年

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磁場下のハルデン系と磁場誘起長距離秩序

物性研短期研究会「量子スピン系の磁場誘起現象とフラストレーションの効果」 2001年

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Toulouse点近傍の近藤不純物を流れる非平衡電流の数値計算

日本物理学会第55回年次大会 2000年

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Toulouse点近傍の近藤不純物を流れる非平衡電流の数値計算、

日本物理学会第55回年次大会 2000年

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DMRGによる散逸二準位系のシミュレーション

日本物理学会第春の分科会 2000年

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磁場によるハルデン相の破壊と3次元ネール秩序

日本物理学会春の分科会 2000年

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磁場下における1次元競合スピン(S=1/2)鎖の動的スピン関数、

物性研短期研究会「低次元磁性体の磁化過程に見られる新しい量子現象」 1999年

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磁場による二次元超流動-アンダーソン局在転移のシミュレーション

物性研短期研究会「低次元磁性体の磁化過程に見られる新しい量子現象」 1999年

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3Dイジング模型の秩序相における素励起対のユニバーサルな束縛エネルギー

日本物理学会第63回年次大会 0020年

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共同研究・競争的資金等の研究

（２＋１）Ｄの交流伝導率やスペクトル関数の臨界性ーＣＰ，Ｏ（Ｎ）系へのプローブー

研究課題/領域番号：20K03767 2020年04月 - 2025年03月

日本学術振興会科学研究費助成事業基盤研究(C)

西山由弘

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配分額：3380000円（直接経費：2600000円、間接経費：780000円）

本年度は、当該研究課題遂行のため、リー群を拡張する。対称性SU(3)の部分群で、ある軸（ｚ軸）に関し回転対称なもの、すなわち、S^zと可換なものを考える。すると、もうひとつ可換な演算子S^(z^2)があることが分かる;この代数系は、スピン１で具体的に表現できる。この一般的な数理的準備に基づき、本研究では、この演算子S^(z^2)に共役な磁場のもとで、そのSU(3)の部分群で対称な２次元スピン1容易面型の強磁性体を研究した。厳密対角化で、シミュレーションした。上述の磁場による相転移に着目する。さらに、SU(3)の対称性をSU(2)に落とす摂動も考慮に入れた。よって、この磁場による相転移は相境界線を成す。この相境界は、この摂動に関し、極めて非自明な代数的異常性を示すことが分かった。すなわち、対称性を落とす摂動に対し、直感に反し、反応が鈍い傾向を示唆する。さらに、同様な模型で、対称性の低いものも考えた。すなわち、一次元の容易面型SU(2)の対称性を摂動でIsing型の対称性に落とす模型である；これは、いわゆる、一次元スピン1/2量子XY模型に外ならない。但し、長距離相互作用を入れた。この長距離相互作用の減衰率を調整すると、実効的な次元を自由に設定できる。やはり、長距離相互作用を適度に調節すると、相境界が非自明な代数的な異常性を示すことが分かった。前者の模型は、ボソン系に読み替えることができるので、輸送現象を考えることができる。従来の様々な輸送現象をこの新しい拡張された模型で研究する道がひらけた。

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DMRGの代替としての量子版ノボトニー法の開発ーデコンファイン臨界性の解明ー

研究課題/領域番号：25400402 2013年04月 - 2018年03月

日本学術振興会科学研究費助成事業基盤研究(C)

西山由弘

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配分額：3770000円（直接経費：2900000円、間接経費：870000円）

二次元量子スピン系に対し、本研究補助により開発したノボトニーの方法により、大規模数値計算を行った。並列計算システムを整備し、そのソフトウエアシステムも開発した。結果として、二次元量子スピン系であるにもかかわらず、十分なシステムサイズが取り扱えるようになり、有限スケーリング解析もこなせるようになった。その結果、スペクトルが、臨界点の近傍で、どう振る舞うのかといった知見がえられるようになった。そうしたことから、秩序相のマグノンの束縛状態といった物理現象に普遍な性質が現れることが分かった。

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ノボトニー法による高次元系の転送行列の構成と応用-DMRG的な利点を高次元系へ-

研究課題/領域番号：18710231 2006年 - 2008年

日本学術振興会科学研究費助成事業

西山由弘

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本年度は、前年度の準備的研究を発展させて、現実的かつ懸案となっている難問に取り組む.そのために、本年度は、いわゆる量子系(横磁場イジング模型)に適用の幅を拡張する。その拡張を、以下の項目1で行った。
1.5次元イジング模型の臨界現象。高次元の臨界現象は、いわゆる平均場理論で記述される。しかしながら、その有限サイズ効果、すなわち、有限サイズスケーリングは、自明ではない。これは、いわゆる、ハイパースケーリング仮説が、破綻しているからである。もはや、有限サイズスケーリングは、考えている系の形状、トポロジー、にすら依存すると考えられている。本研究では、シリンダー型のトポロジーを考察する。これは、通常考察の対象となるトーラス型と異なる。よって、新規な事象を調べることができる。私は、臨界指数、yt=4/3,yh=4を示唆する結果を得た。
2.異方的臨界現象。(d,m)=(3,2)型1リフシッツ点の多重臨界現象。三次元d=3で、新奇な臨界現象を実現する事は極めて困難なこととされてきた。実際、カイラル相転移やポッツ模型の相転移は、弱い一次相転移であると判明してきている。よって、リフシッツ点は、極めて有望な候補である。しかしながら、強いフラストレーションと異方性と多重臨界性により、その解析が困難であった。本研究では、対角化法によりフラストレーションの困難を克服した。そして、虚時間方向を異方性の軸に設走することで異方性を克服した。さらに、エネルギーギャップが直接求まることから、相転移のデーター整理が、大幅に、簡略化する。結果として、異方的相関長臨界指数をそれぞれ0.45(10)と1.04(27)と見積もった。クロスオーバー臨界指数を0.7(2)を見積もった。

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ノボトニー法による高次元系の転送行列の構成と応用ーDMRG的な利点を高次元系へー

研究課題/領域番号：18740234 2006年 - 2008年

日本学術振興会科学研究費助成事業若手研究(B)

西山由弘

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配分額：1750000円（直接経費：1600000円、間接経費：150000円）

数値計算手法には、大別すると、対角化法とモンテカルロ法がある。一般に、高次元では、対角化法は、あまり有効ではない。本研究では、その不得手を克服し、高次元でも対角化が有効で、かつ、その利点を発揮できるようなスキームを構築する。段階的にノウハウを蓄積し、最終的に、意欲的な課題に挑む。動的性質および量子的性質の解析、がそれである。すなわち第一に、三次元イジング模型のマグノンの引力による束縛状態の解析を行った。この課題はまさに、モンテカルロ法が不得手な課題であり、本研究手法の利点が最大限に発揮される分野である。第二に、量子二次元XY模型の臨界現象の解析を行った。これは、やや、モンテカルロと競合する研究領域である。とはいえ、方法論的に、量子系に拡張可能であることをデモストレーションしたという価値がある。

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密度行列繰り込み群のソフトマターへの応用-脂質膜の実効曲げ弾性係数の解析-

研究課題/領域番号：15740238 2003年 - 2005年

日本学術振興会科学研究費助成事業若手研究(B)

西山由弘

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配分額：3000000円（直接経費：3000000円）

剪断応力のある膜、いわゆる高分子膜の熱力学を研究した。この意味で、高分子膜は、脂質膜よりも堅い膜であるといえる。この事情により、高分子膜は、フラット転移を起こす。膜のように二次元的なマニフォールドが相転移を起こすという点が興味深い。本研究では、高分子膜を離散化して、いわゆる、折り畳み問題に帰着して、計算を進めた。
折り畳み問題では、平均場的な取り扱いがなされている。我々の精密な数値計算により以下の事実を明らかにした。
1,本研究の題目である「密度行列繰り込み群」を、この問題に適用する為に、修正を加えた。また、その性能を評価した。
2,以前の平均場近似で見いだされていた3つの相転移を確認した。しかし、我々はこの相転移はすべて、一次転移であると示した。
3,その潜熱は、極めて小さい。従って、その相転移を二次であると誤認する危険性を指摘した。特に、離散化されていない膜に対しても、この危険性に留意すべきではないかと主張した。
4,この折り畳み問題は、(大域的な)拘束条件を持つ。よって、モンテカルロ法が、有効ではない。また、モンテカルロ法は、分子動力学的な計算には向いているが、ここでは、精密な相転移の評価が困難である。よって、我々は、我々の方法が極めて、ユニークかつ信頼性を持つことを論じた。
5,特に、本計算手法は、自由エネルギーを直接評価できる。これによって、一次転移の相転移点を明瞭に示すことができた。
6,通常、正しい取り扱いをすると、むしと、一次転移が二次になる。本研究の場合、大域的な拘束条件がある。おそらく、平均場の取り扱いは、この拘束条件を正しく考慮していないのであろう。逆に言うと、この拘束条件により、一次転移が引き起こされていると言える。

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密度行列繰り込み群によるボソニックな自由度の解析

研究課題/領域番号：13740240 2001年 - 2002年

日本学術振興会科学研究費助成事業若手研究(B)

西山由弘

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配分額：500000円（直接経費：500000円）

密度行列繰り込み法を、いわゆる、ソフトマテリアルに応用した。本研究補助金で計算機を納入し、大規模計算を行った。その結果次のことが分かった。
(a)膜の熱力学に密度行列繰り込み法が適用可能かつ有効である。
(b)Ma-Swendsenの実空間繰り込み法も併用することができる。よって、相互作用定数の繰り込み群方程式をえることができる
(c)さらに、状態和の積分メージャーも自由に選ぶことが出来る。試しに、膜の変位と曲げ変形と傾き角を、積分メジャーとして採用した。
(d)その結果、繰り込み群の流れの方向が、メジャーに依存することが分かった。
(e)曲げ変形をメジャーに選んだとき、曲げ弾性の相互作用定数が強結合方向に流れる事が分かった。それ以外のメジャーでは、弱結合方向に流れることが分かった。
(d)以上により、熱揺らぎにより膜は実効的に硬くなることが示された。
(f)以上の結果は、学術雑誌に掲載されている。

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担当授業科目

凝縮系理論（2024年度）後期 - 水3～4
統計力学演習１（2024年度）１・２学期 - 木5～6
統計力学演習１A （2024年度）第１学期 - 木5～6
統計力学演習１B （2024年度）第２学期 - 木5～6
量子力学演習１（2024年度）１・２学期 - 火3～4
量子力学演習１A （2024年度）第１学期 - 火3～4
量子力学演習１B （2024年度）第２学期 - 火3～4
量子力学演習２（2024年度）３・４学期 - 月1～2
量子力学演習２A （2024年度）第３学期 - 月1～2
量子力学演習２B （2024年度）第４学期 - 月1～2
凝縮系物理学（2023年度）後期 - 水3～4
凝縮系理論（2023年度）後期 - 水3～4
量子力学演習１（2023年度）１・２学期 - 金3～4
量子力学演習１A （2023年度）第１学期 - 金3～4
量子力学演習１B （2023年度）第２学期 - 金3～4
量子力学演習２（2023年度）３・４学期 - 金5～6
量子力学演習２A （2023年度）第３学期 - 金5～6
量子力学演習２B （2023年度）第４学期 - 金5～6
物質科学基礎論ＩＩ（2022年度）前期 - 木3～4
量子力学演習１A （2022年度）第１学期 - 金3～4
量子力学演習１B （2022年度）第２学期 - 金3～4
量子力学演習２A （2022年度）第３学期 - 金5～6
量子力学演習２B （2022年度）第４学期 - 金5～6
熱力学（2021年度）３・４学期 - 水1,水2
熱力学A （2021年度）第３学期 - 水1,水2
熱力学B （2021年度）第４学期 - 水1,水2
物質科学基礎論ＩＩ（2021年度）前期 - 木3,木4
量子力学演習１（2021年度）１・２学期 - 金3,金4
量子力学演習１A （2021年度）第１学期 - 金3,金4
量子力学演習１B （2021年度）第２学期 - 金3,金4
量子力学演習２（2021年度）３・４学期 - 金5,金6
量子力学演習２A （2021年度）第３学期 - 金5,金6
量子力学演習２B （2021年度）第４学期 - 金5,金6
熱力学（2020年度）３・４学期 - 水1,水2
熱力学A （2020年度）第３学期 - 水1,水2
熱力学B （2020年度）第４学期 - 水1,水2
物質科学基礎論ＩＩ（2020年度）前期 - 木3,木4
量子力学演習１（2020年度）１・２学期 - 金3,金4
量子力学演習１A （2020年度）第１学期 - 金3,金4
量子力学演習１B （2020年度）第２学期 - 金3,金4
量子力学演習２（2020年度）３・４学期 - 金5,金6
量子力学演習２A （2020年度）第３学期 - 金5,金6
量子力学演習２B （2020年度）第４学期 - 金5,金6

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