計算物質科学研究センター
Center of Computational Materials Science「京」コンピュータに代表される近年のコンピュータハードウェアの発展にともなって、大規模数値計算による物質科学へのアプローチが盛んである。
コンピュータを利用した精密な物性予測によって、磁性体・超伝導・超流動における量子臨界現象など物性物理学の基礎的な問題から、半導体デバイス設計や燃料電池における電極 反応など近い将来産業応用に結びつくことが期待される応用問
題に至るまで、広い範囲において重要な成果が挙がっている。一方、近年のハードウェアの多階層化・並列化により、プログラマには多くのコアに効果的に計算を分業させる工夫が必要であり、このことが計算物質科学研究における挑戦的課題となっている。本センターは、ポスト「京」プロジェクトや元素戦略プロジェクトなど国家プロジェクトを担う拠点として、「京」や物性研究所共同利用スパコンを始めとする様々な計算資源の活用を通じて、これらの課題に組 織的に取り組んでいる。さらに、コミュニティソフトウェア開発・普及のためのサイト

As symbolized by K-computer, massively parallel
computation is actively used for solving problems inmaterials science in recent years. In fact, computeraided science has been providing answers to many
problems ranging from the most fundamental ones,
such as critical phenomena in quantum magnets,
superconductors, and superfluids, to the ones withdirect industrial applications, such as semiconductor
devices and electrode chemical reactions in batteries.
Due to the recent hardware trends, it is now crucial
to develop a method for breaking up our computational task and distribute it to many computing units.
In order to solve these problems in an organized
way, we, as the major contractor of several national
projects such as Post-K Computer Project andElements Strategy Initiative, coordinate the use of thecomputational resources available to our community,including K-computer and ISSP supercomputers. In
addition, we also operate the web site, MateriApps,
which offers easy access to various existing codes inmaterials science.

MateriApps の開発・運用なども行っている。
教授 *1

Professor

教 授（副センター長）*1

川島直輝

助

教 *1

渡辺宙志

特任研究員

古宇田

尾崎泰助

助

教 *1

笠松秀輔

特任研究員

白井達彦

杉野修助

教 *1

森田悟史

特任研究員

玉井敬一

常行真司助

教 *1

樋口祐次

特任研究員

土居抄太郎

藤堂眞治助

教 *1

河村光晶

特任研究員

原嶋庸介

加藤岳生

技術専門職員

山崎淳

特任研究員

福田 将大

野口博司

学術支援専門職員

早川雅代

特任研究員

松本宗久

赤井久純

特任研究員

浅野優太

特任研究員

リー

チチェン

三澤貴宏

特任研究員

井戸康太

特任研究員

リー

ヒュンヨン

特任研究員

金子隆威

特任研究員 *2 山本良幸

特任研究員 *2 ヤンレイ

KAWASHIMA, Naoki

Professor (Deputy Director) OZAKI, Taisuke

教

授 *2

Professor

教 授（センター長）*3
Professor (Director)

教

授 *3

Professor

SUGINO, Osamu
TSUNEYUKI, Shinji
TODO, Synge

准教授 *4

Associate Professor

准教授 *1

Associate Professor

特任研究員 (PI)Project Researcher

特任研究員 (PI)*5

Project Researcher

KATO, Takeo

NOGUCHI, Hiroshi
AKAI, Hisazumi

MISAWA, Takahiro

Research Associate
Research Associate
Research Associate
Research Associate
Research Associate
Technical Associate
Technical Associate
Project Researcher
Project Researcher
Project Researcher

WATANABE, Hiroshi
KASAMATSU, Shusuke
MORITA, Satoshi
HIGUCHI, Yuji

KAWAMURA, Mitsuaki
YAMAZAKI, Jun
HAYAKAWA, Masayo
ASANO, Yuta
IDO, Kota

KANEKO, Ryuui

Project Researcher SHIRAI, Tatsuhiko
Project Researcher TAMAI, Keiichi
Project Researcher DOI, Shotaro

Project Researcher HARASHIMA, Yosuke
Project Researcher FUKUDA, Masahiro
Project Researcher MATSUMOTO, Munehisa
Project Researcher LEE, Chi-Cheng
Project Researcher LEE, Hyunyong

Project Researcher YAMAMOTO, Yoshiyuki
Project Researcher YAN, Lei*1 所内兼務。本務は物質設計評価施設。/concurrent with Materials Design and Characterization Laboratory*2 所内兼務。本務は機能物性研究グループ。/concurrent with Functional Materials Group
*3 理学系研究科物理学専攻と兼務。 / concurrent with Physics Department, Graduate School of Science*4 所内兼務。本務は物性理論研究部門。/concurrent with Division of Condensed Matter Theory*5 PCoMS 次世代研究員 (PI)64
THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2018

光Project Researcher KOUTA, Hikaru

計算物質科学研究センター

Center of Computational Materials Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/akai_team.html

赤井チーム

赤井久純

AKAI, Hisazumi

Akai Team特任研究員（PI)Project Researcher

計算機マテリアルデザイン手法を用いた金属、半導体、金Our main objective is to predict/discover new functionality
materials by means of computational materials design (CMD).
In particular, the development of new high-performancepermanent magnets is one of our main targets. CMD aims at
to design materials and/or structures on the basis of quantum
mechanics. This corresponds to the inverse problem of quantum
simulation. In general, solving such problems is very difficult.
In CMD we solve these problems by making use of the knowledge, which is obtained through quantum simulations, about
underlying mechanisms realizing specific features of materials.
The technique of materials information also can be exploited.
In these regards, the developments of new methods of quantum
simulation also are our important themes. Among them aredevelopments of methods of accurate first-principles electronic
structure calculations in general, first-principles non-equilibrium Green’s function method, order-N screened KKR-method
used for huge systems, and the methods beyond LDA.

属間化合物をおよびそれらのナノ構造を用いた高機能材料の理論的開発を研究テーマとしている。特に、高性能永久磁石の創成が重要な課題の一つである。計算機マテリアルデザイ
ンは量子デザイン（量子力学に基づいて、与えられた物性や機能を有する物資・構造を推論すること）によって実行される。
このような問題を解く事は一般に困難であるが、量子デザイン
では物性発現の機構を量子シミュレーションのくり返しにより明らかにすることによってこの問題を解く。マテリアルズ・イン
フォーマティクス手法も援用される。量子デザイン、量子シミュレーションにおいては手法の開発も重要な研究課題であり、高精度第一原理計算手法の開発とともに、KKR グリーン関数法に基づいた第一原理非平衡グリーン関数法の開発、オーダー N 計算を実現する遮蔽 KKR 法、密度汎関数法に対するより良い近似的の開発等を推進している。

計算物質科学研究センター

Center of Computational Materials Science
http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/misawa_team.html

三澤チーム三澤貴宏

MISAWA, Takahiro

Misawa Team

PCoMS 次世代研究員（PI）
Project Researcher

固体中の電子の振る舞いは量子多体問題の典型例であり、Behavior of electrons in solids is a typical example ofquantum-many body systems. In the quantum many-bodysystems, various exotic phenomena emerge, which is hardly
expected from the behavior of single electron. We try to theoretically reveal the origins of the exotic phenomena in the quantum
many-body systems, and aim to predict and design the new
exotic phenomena. We have been developed numerical methods
for treating the quantum many-body systems and some of themare released as open-source software packages, for example, werelease HΦ (software for exact diagonalization) and mVMC
(software for many-variable variational Monte Carlo method).
By using mVMC, we recently reveal the origin of the anomalous pinning of the superconducting critical temperatures
observed at the interfaces of the cuprates. We also clarify thefinite-temperature effects of the quantum spin liquids in thefrustrated Hubbard model and finite-temperature effects on theone-third magnetic plateau in the quantum Heisenberg modelon the kagome lattice.

ひとつの電子の振る舞いからは想像もつかない多彩な現象を発現するのが特徴である。本チームでは、この量子多体問題がもつ魅力的な現象の起原を理論的に解明して、さらには新奇現象の予言・制御につなげるための研究を行っている。そのために、量子多体問題を取り扱う数値計算手法の開発を行っており、開発した計算手法をオープンソースソフトウェアとして公開している。今までに、格子上の量子多体問題を数値的に厳密に解くソフトウェア H Φ、高精度な波動関数法である多変数変分モンテカルロ法のソフトウェア mVMC を公開している。
最近の成果として、mVMC を用いて銅酸化物界面の理論模型の解析を行い、界面では超伝導の転移温度がバルクのドーピング濃度に依らずに常に一定に保たれる機構の起原を解明した。また、H Φを用いて、幾何学的フラストレーションを持つハバード模型における量子スピン液体の有限温度性質の解明、カゴメ格子上の量子ハイゼンベルグにおける磁化プラトーの有限温度効果の解明を行った。
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THE INSTITUTE FOR SOLID STATE PHYSICS 2018