筑波大学 計算科学研究センター 令和四年度 年次報告書

IV. 量 子 物 性 研 究 部 門
1 . メンバー教授

矢花 一浩、大谷 実

准教授

小泉 裕康、仝 暁民

講師

前島 展也

助教

佐藤 駿丞、萩原 聡

研究員

黒田 文彬

学振外国人特別研究員 Sri Kasi Matta（2022.8.24～）
学生

大学院生 2 名、学類生 1 名

教授

日野 健一（学内共同研究員、物質工学域）
岡田 晋 （学内共同研究員、物理学域）

客員教授

小野 倫也（神戸大学大学院工学研究科）

2 . 概要本部門は、物質・材料科学や物性物理学、原子分子光科学などのいくつかの分野に渡る計算科学に基づく研究を行っている。具体的には、光と物質の相互作用に関係した研究に特色を有している。時間依存密度汎関数理論に基づく固体中の電子ダイナミクスや光応答の計算、
時間依存シュレディンガー方程式に基づく原子や分子と光の相互作用、強相関電子系の光応
答など、多様な物質を対象とした光物性科学分野の計算科学研究を行っている。また強相関電子系では銅酸化物高温超伝導の機構解明、銅酸化物超伝導体を量子ビットとした量子コン
ピュータの実現を目指した理論的解明、および表面や界面における電気化学反応に対する第一原理計算に基づく研究を行っている。
これらの研究に加えて、独自の計算コード開発も行っている。時間依存密度汎関 数理論（TDDFT）に基づき光と物質の相互作用を記述する汎用の第一原理光科学ソフトウェアとして SALMON を開発し、ウェブサイト http://salmon-tddft.jp において公開している。また電気化学反応に有効なシミュレーション法として、有効遮蔽媒質(ESM)法に基づく第一原理計算
コードの開発を進めており、蓄電池や燃料電池、触媒・腐食現象など、実社会と強く結びついた研究への応用を目指して、多くの企業研究者が参加するコンソーシアムを運営している。

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筑波大学 計算科学研究センター 令和四年度 年次報告書

5 . 受賞、外部資金、知的財産権等
外部資金

1.

JST CREST「光・電子融合第一原理計算ソフトウェアの開発と応用」、矢花一浩、代表、2016-2022 年度、全年度直接経費：177,500 千円（2022 年度直接経費：2,000 千円）

2.

Q-LEAP 先端レーザーイノベーション拠点 「次世代アト秒レーザー光源と先端計測技術の開発」、矢花一浩、分担、2018-2027 年度、全年度直接経費：22,727 千円（2022
年度直接経費：2,403 千円）

3.

科研費基盤（B）「第一原理計算が拓く多元的な極限ナノフォトニクス」、矢花一浩、
2020-2023 年度、全年度直接経費：13,400 千円（2021 年度直接経費：2,700 千円）

4.

科研費特別研究員奨励費「ペロブスカイト及び遷移金属ダイカルコゲナイドの超高速光物性に関する研究」、矢花一浩、2022-2023 年度、全年度直接経費：1,200 千円（2022 年度直接経費：800 千円）

5.

科研費若手、佐藤駿丞、代表、2020-2023 年度、全年度直接経費：3,300 千円（2022
年 度直接経費：700 千円）、「光による電子構造制御の第一原理計算」

6.

科研費基盤(B)、佐藤駿丞、分担、2021-2024 年度、全年度直接経費：17,030 千円（2022
年 度直接経費：3,000 千円）、「THz メタマテリアル共振器によるフォノン強結合状態の実現と物性制御への応用」

7.

基盤研究 C、仝 暁民、代表、令和４年、2730 千円/(総額：4160 千円)、 “Coherent
Control of Atomic Excitation in Strong Fields”

6 . 研究業績( 1 ) 研究論文
A ) 査読付き論文

1.

D. Freeman, A. Kheifets, S. Yamada, A. Yamada, K. Yabana, “High-order harmonic
generation in semiconductors driven at near- and mid-infrared wavelengths”, Phys. Rev. B106,
075202 (2022).

2.

S. Yamada, T. Otobe, D. Freeman, A. Kheifets, K. Yabana, “Propagation effects in highharmonic generation from dielectric thin films”, Phys. Rev. B107, 035132 (2023).

3.

T. Takeuchi, K. Yabana, “Electron spill-out effect on third-order optical nonlinearity ofmetallic nanostructure”, Phys. Rev. A106, 063517 (2022).

4.

M. Uemoto, K. Yabana, “First-principles method for nonlinear light propagation at oblique
incidence”, Optics Express 30, 23664 (2022).

5.

G. Duchateau A. Yamada, K. Yabana, “Electron dynamics in alpha-quartz induced by twocolor 10-femtosecond laser pulses”, Phys. Rev. B105, 165128 (2022).
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