RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences
理化学研究所 数理創造研究センター

Computing n-Time Correlation Functions without Ancilla Qubits

A research team led by Xiaoyang Wang (Postdoctoral Researcher, Quantum Mathematical Science Team, iTHEMS) has proposed a new method for computing n-time correlation functions, which play a central role in understanding the dynamics of quantum many-body systems. The proposed approach requires neither ancilla qubits nor controlled operations, and evaluates correlation functions using only the unitary time evolution of the system of interest. Conventional methods, such as the Hadamard test, rely on ancilla qubits that control the entire system, posing significant challenges for digital quantum processors with limited qubit connectivity and for analog quantum simulators where controlled operations are difficult or impossible to implement. The present work overcomes these limitations and broadens the range of quantum platforms on which multi-time correlation functions can be experimentally accessed. The protocol was demonstrated on IBM quantum hardware with up to 12 qubits, where the team successfully measured the single-particle spectrum of the Schwinger model and the out-of-time-order correlator (OTOC) in the transverse-field Ising model. In addition, an error-mitigation strategy based on signal processing—combining signal filtering and correlation analysis—was introduced, enabling the recovery of ideal noiseless simulation results from noisy experimental data. This work provides a new foundation for experimentally probing complex quantum many-body correlation functions under realistic hardware constraints, thereby strengthening the connection between theoretical predictions and quantum experiments.

2025-12-12

José Said Gutiérrez-Ortega 研究員が「第19回 Plant Species Biology 論文賞」を受賞しました

José Said Gutiérrez-Ortega 研究員が、第19回 Plant Species Biology 論文賞（Plant Species Biology Paper Award）を受賞しました。本研究は、奄美大島におけるソテツの生物文化遺産に対する脅威を多角的に解析した国際共同研究です。Plant Species Biology 論文賞は、同誌に掲載された論文の中から、編集委員会の投票により毎年 1～2 編が選ばれるものです。今年の受賞発表は 2025年11月18日 に行われ、授賞式は 2025年12月20日（土） に種生物学会の会合にて実施されます。

2025-12-04

永井智哉コーディネーターが「第29回 異分野交流の夕べ ポスター賞」を受賞しました

永井智哉コーディネーターが、志田 あやか（TRIP事業推進部）、佐藤 桃子（IMS）、佐久間 弘子（広報部）とともに、第29回 異分野交流の夕べ ポスター賞を受賞しました。本ポスター賞は、異なる専門分野の研究者間の交流促進を目的とした「異分野交流の夕べ」において、59件のポスター発表の中から、特に優れた発表に贈られました。毎年5件程度が選出されます。 永井コーディネーターらの発表は、研究者によるプレスリリース作成の意識や実態を調査したもので、所内の研究職・事務職の方から大きなご関心をお寄せいただきました。調査にご回答くださった理研の研究者のみなさまに、この場を借りて御礼申し上げます。

2025-12-04

小野 清志郎 客員研究員が日本物理学会若手奨励賞を受賞

小野 清志郎 iTHEMS客員研究員（東京大学 助教）が、日本物理学会が主催する「日本物理学会若手奨励賞（領域4）」を受賞しました。対象となった研究業績は「対称性指標によるトポロジカル超伝導相の分類」です。本賞は、将来の物理学を担う優秀な若手研究者を奨励する目的で、37歳以下の若手研究者に授与されるものです。小野客員研究員は、トポロジカル物質に関する独創的かつ先駆的な理論研究が高く評価されました。 おめでとうございます。

2025-11-13

The 1st Joint General Meeting of RIKEN Quantum and the QII RIKEN User Group on October 24, 2025

On Friday, October 24, the 1st Joint General Meeting of RIKEN Quantum and the QII RIKEN User Group was held at Okochi Hall on the RIKEN Wako campus, bringing together RIKEN researchers who utilize the ibm_kawasaki quantum computer. The meeting featured lively discussions on quantum computing research at RIKEN across a wide range of disciplines, including condensed matter physics, particle, nuclear and astrophysics, biomedical sciences, and the humanities. With over 60 participants, including members from IBM Quantum, the event was a great success. This meeting is expected to further accelerate the development of quantum computing research at RIKEN in the future.

2025-11-12

超小型衛星 NinjaSatが異常に短いX線バースト周期を発見

土肥 明 基礎科学特別研究員を含む国際共同研究グループは、理研が主導するキューブサットX線衛星「NinjaSat（ニンジャサット）」を用いて、X線バーストを決まった時間間隔で起こすX線連星系（クロックバースター）を観測し、この天体の観測史上最も短い1.6時間のバースト繰り返し時間(再帰時間)を発見しました。 詳細は関連リンクをご覧下さい。

2025-11-06

白色矮星の“潮汐加熱”が明らかに

京都大学 白眉センター 特定助教／iTHEMS 客員研究員の Lucy Olivia McNeill さんを中心とする研究チームは、短周期連星系にある白色矮星（星の燃焼を終えた超高密度天体）が、強い潮汐力によって理論予測よりも高温・膨張していることを明らかにしました。 この「潮汐加熱」により、白色矮星は通常の約2倍に膨らみ、表面温度が1〜3万Kに達することが示されました。その結果、質量移転が始まる軌道周期は従来の予想よりも最大3倍長くなる可能性があるとされています。 本研究は、白色矮星の進化やIa型超新星の起源理解の深化に寄与する成果として注目されています。 詳細は、関連リンクより京都大学のプレスリリースページをご覧ください。

2025-10-22

小澤知己客員研究員が「第15回フロンティアサロン永瀬賞 特別賞」を受賞

東北大学 材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の小澤知己教授（iTHEMS客員研究員）が、一般財団法人フロンティアサロン財団より「第15回 フロンティアサロン永瀬賞 特別賞」を受賞しました。この賞は、将来のノーベル賞候補とも期待される若手研究者を顕彰し、未来を拓く科学技術分野での顕著な成果をたたえるものです。 小澤教授は、物質の性質やその振る舞いを理解する「物性物理学」分野で国際的に活躍する理論物理学者です。トポロジー（位相幾何学）という“形”に注目する数学的な考え方を応用し、金属や気体、光、音波、さらには生体構造など、さまざまな物理系に共通する法則を見出してきました。最近では、高次元トポロジーの理論的拡張を通じて光や電子の新しい量子状態の研究を進めており、これらの成果は量子コンピュータや次世代光デバイスなどへの応用が期待されています。 受賞を記念して、2025年9月26日には全国の高校生を対象とした「サイエンスセミナー」にて「トポロジーが拓く物理の地平 ～物質と次元を超えて～」と題した特別講義を行いました。講演では、トポロジーがもたらす“形の物理学”の魅力を紹介し、次世代を担う若い世代に科学の面白さを伝えました。

2025-10-21

AI分野における世界最高峰の国際会議「NeurIPS 2025」で論文採択

立教大学・増村翔氏と瀧雅人准教授（iTHEMS客員研究員）の論文が、機械学習分野の国際会議NeurIPS 2025に採択されました。 本研究では、連想記憶モデルの原理をTransformerに組み込むことで、学習過程で生じる「ランク崩壊」と呼ばれる問題を理論的・実験的に抑制できる新しい構造を提案しました。 追加パラメータを導入せずに性能を向上させることに成功しており、大規模言語モデルや画像生成AIのさらなる高性能化に貢献する可能性が期待されます。 NeurIPS 2025は2025年12月に米国サンディエゴで開催されます。 詳細は関連リンクより立教大学のプレスリリースをご覧下さい。

2025-10-20

大手前高校が「マスツアー」で iTHEMS を訪問しました

2025年10月2日〜3日にかけて、大阪府立大手前高等学校の生徒が理化学研究所数理創造研究センター（iTHEMS）を訪問し、「マスツアー」研修プログラムが実施されました。 生徒たちは iTHEMS の研究者による講義を通じて、数理科学の魅力と最先端の研究に触れました。田中章詞上級研究員による「機械学習入門」、入谷亮介上級研究員による「生物の増殖原理と進化ゲーム理論」、佐野岳人研究員による「球面と次元のはなし」といった多様な分野の講義が行われ、参加者は普段の授業では得られない刺激的な学びを体験しました。 生徒からは「進路を考える上で大変参考になった」「数学の新しい面白さを知った」といった感想が寄せられました。今回の訪問を通じて、数理科学への理解と関心を深める貴重な機会を提供することができました。

2025-10-16

物理学者対談〜量子重力・ブラックホールを語る〜 PART Ⅰ

数学者 佐野岳人さんインタビュー【後編】

物理学者対談〜量子重力・ブラックホールを語る〜 DIGEST

「Black Hole Recorder」紹介

数学者 佐野岳人さんインタビュー【前編】

A Century of Quantum Mechanics

数学者 坪井俊さんインタビュー【PARTⅡ】

物理学者 野村泰紀さんインタビュー【PARTⅣ】

物理学者 野村泰紀さんインタビュー【PARTⅢ】

数学者 坪井俊さんインタビュー【PARTⅠ】

数学者 森脇湧登さんインタビュー【後編】

数学者 森脇湧登さんインタビュー【前編】

数学者 井上瑛二さんインタビュー【後編】

物理学者 野村泰紀さんインタビュー【PARTⅡ】

数理と微生物研究の関係【水産学部から数理の道へ】

「一家に1枚」ポスター制作にも参加【よく理科室に貼ってあるやつ】

惑星形成論 研究者 辰馬未沙子さんインタビュー

数学者 井上瑛二さんインタビュー【前編】

物理学者 野村泰紀さんインタビュー【PARTⅠ】

物理学者 難波亮さんインタビュー【後編】

物理学者 難波亮さんインタビュー【前編】

数理生物学 研究者 入谷亮介さんインタビュー【前編】

理論物理学者 初田哲男さんインタビューvol.2 研究や数学について

理論物理学者 初田哲男さんインタビューvol.1 理研iTHEMSについて

気候変動って実際どうなの？【ヨビノリ×研究者】

Aspects of Quantum Resonance Revisited

Distances and Durations: Cosmology 101

Symmetries of gravity

Birational classification of algebraic varieties

Gelfand duality

Scale transformations in physics and beyond

Machine Learning for Holographic Entanglement Inequalities

Describing Quantum Phenomena with Classical Gravity

Statistical Signatures of Quantum Chaos in Non-Hermitian Systems

Computers as a Playground for Mathematics

The Free Will Theorem in Quantum Mechanics

Renormalization revisited

Renormalization: Awareness of Ignorance

Recipe for soup of quarks and gluons

A subjective view on what is a quantum effect

Mathematical aspects of the entropic uncertainty relation

Forming black holes from stars

Singularity Theorems

Resurgence: making sense out of non-convergent series

How can we use a quantum computer to study the ground state of the hydrogen molecule?

Applications and Extensions of the Nielsen-Ninomiya Theorem in Condensed Matter Physics

COVID-19: then, now, and into the future

Exploring Quantum Spacetime

Classical simulations of quantum computers

When a Cretan says all Cretans are liars

Physical and local observables in gravitational theory

Can you hear the shape of a drum?

Quantum many-body physics with cold atoms

complexity in non-unitary dynamics of photons

Physics Through the Looking Glass

A new B.O.A.T. in astrophysics

Evolution and our daily rhythms

Area law of entanglement entropy in quantum many body systems and its implication in tensor network calculation

Comparison between conventional computers and quantum computers

A glimpse of enumerative geometry

Message-passing algorithms for graphical models

Canonical form of tensor networks in one and two dimensions

The basics of topological band theory

Building something from nothing: a mathematical framework for aperiodic/amorphous sets

Planetary lightning: Current State-of-the-art and outstanding questions

Collective Power of Science ~ from the High-Energy Atmospheric Physics to our New Exploration of the Universe ~

Morse theory and Floer theory

Knot theory and topological semimetals

On Dark Matter

Odd couples of interdisciplinary research

Khovanov homology theory - an introduction to categorification by Dr. Taketo Sano on May 13, 2022

ファンダメンタルズ フェスmini プレイベント 科学篇 「探究と架橋：基礎科学の可能性」

Pcペンタクォークをもとめて―「富岳」でハドロン間相互作用を探る

AAS Journal Author Series: Hirotaka Ito on 2021ApJ…918...59I

役に立たない科学は、未来を変えるのか。〜最新理論から空想した大容量情報ストレージ“ブラックホール蓄音機“とは？

理化学研究所 2019