量子多体論

物性物理学では，「量子多体問題」の解明は長年の大きな懸案課題です．ここで主題となるのは超伝導や磁性などの電子状態ですが，一電子近似が可能な半導体と異なり，それらは電子間の多体相互作用による新規な秩序から生じます．精密な電子状態解析のために，系の持つエンタングルメントや非局所励起の性質を正確に取り込めるような理論およびテンソルネットワーク法や密度行列くりこみ群法の数値計算アルゴリズム開発を行っています．

これまでは銅酸化物高温超伝導体の電子状態や，低次元遷移金属酸化物の光物性，光誘起相転移の問題などを取り扱ってきました．今後は，金研中性子グループや東北放射光とも連携して，量子ビームによる高度な物性測定に関わる理論構築を進めていきたいと考えています．
また，量子多体論の技術・研究方法を量子情報分野にも応用していきたいと考えています．量子情報処理といえば量子コンピュータや量子通信を真っ先に思い浮かべる方が多いかもしれませんが，物理の観点からは，これらは量子スピン系のエンタングルメント・ダイナミクスや光と量子二準位系の相互作用の問題と非常に相補的なものです．量子スピンを量子ビットとみなせば，一斉制御可能な量子ビットの空間スケールや情報の伝送速度，環境への散逸・不純物・欠陥などによるデコヒーレンスや相転移，具体的にアルゴリズムを乗せて動作させたときの計算の安定性や精度補償の問題など，多くの課題を取り扱うことができると思われます．