非可換ゲージ理論の量子シミュレーション

2026年3月24日(火) 18:00 - 19:00

花田 政範 (Reader, School of Mathematical Sciences, Queen Mary University of London, UK)

Kogut-Susskingハミルトニアンを用いればゲージ理論の量子シミュレーションができ、高エネルギー物理学の様々な問題を解けるはずであると言われて久しいのですが、実際にどのような研究がなされたのかを調べてみると、非可換ゲージ理論に関する論文が極端に少ないことに気が付きます。これは、Kogut-Susskingハミルトニアンは非可換ゲージ理論の場合にはとても複雑で、量子回路を構成する（ = プログラムをコンパイルする）以前に、そもそもハミルトニアンをqubitの言葉に書き直すための一般論すら存在しないからです。具体的には、無限次元のヒルベルト空間を正則化して有限自由度で近似する際に、SU(N)のような非自明な群多様体をどう扱えば良いのかが分かっていません。 この問題は、Kogut-Susskingハミルトニアンではなくてもっと筋の良いハミルトニアンを用いることで容易に回避できます。具体的には、Kaplan, Katz, Unsalによって構成されたorbifold lattice Hamiltonianを用いるのが便利です。Orbifold lattice Hamiltonianはゲージ場とスカラー場が相互作用する系を記述しますが、スカラー場は連続極限には寄与しません。（大きな質量を手で与えてUVの物理にすら寄与しなくすることも可能です。）しかし、ゲージ場とスカラー場をまとめて複素行列として記述するので、リンク変数がSU(N)ではなく\mathbb{C}^{N^2} = \mathbb{R}^{2N^2}に値をとります。たったこれだけの違いで、無限次元のヒルベルト空間の正則化が劇的に簡単になり、任意のSU(N)について効率的な量子回路を解析的に書き下すことが可能になります。 本講義では、量子シミュレーションの基礎から出発し、QCDを含む一般的な非可換ゲージ理論の時間発展を記述する量子回路を構成してシミュレーションコストを見積もるところまで解説したいと思います。 (3/24, 3/31, 4/7 の3回シリーズ)

会場: セミナー室 (359号室) 3階 359号室とZoomのハイブリッド開催

イベント公式言語: 日本語

Toward a Mathematical Prehistory of Homo sapiens: Data Integration and Statistical Representation in PaleoAsiaDB

2026年3月26日(木) 13:00 - 14:00

大窪 健児 (理化学研究所 数理創造研究センター (iTHEMS) 数理基礎部門 基礎科学特別研究員)

This talk introduces PaleoAsiaDB, a curated database of lithic assemblages from Paleolithic Asia, and aims to initiate a discussion on its potential uses and methodological challenges. The database integrates information on tool typology, technological attributes, stratigraphy, and chronological ranges across multiple sites and periods. Archaeological assemblage data are inherently heterogeneous, combining categorical variables with hierarchical structure and, in some cases, continuous measurements. In addition, temporal information is often represented as ranges rather than precise dates, and sampling intensity varies substantially across sites. These features make it non-trivial to define consistent procedures for comparison, aggregation, and quantitative analysis. The goal of this session is to gather feedback on data representation and analysis strategies, and to clarify what types of quantitative approaches are most suitable for extracting robust patterns from archaeological assemblage data.

会場: セミナー室 (359号室) (メイン会場) / via Zoom

イベント公式言語: 英語

Application of a one-dimensional scheme to model diurnal water temperature fluctuations near the surface of a stratified lake

2026年3月27日(金) 10:30 - 12:00

John Craig Wells (立命館大学 理工学部 環境都市工学科 教授 / 理化学研究所 計算科学研究センター (R-CCS) データ同化研究チーム 客員主管研究員)

When simulating the atmosphere across various scales, accurately resolving the diurnal warming of sea and lake surfaces is a critical requirement. For example, regional atmospheric models must correctly simulate air-water temperature gradients to successfully capture mesoscale circulations such as sea and lake breezes. Often the SST (or Lake Surface Temperature LST) applied to the atmospheric simulator is modelled using a “slab model” of a certain thickness and thermal mass. However slab models often predict diurnal variation of SST poorly. In this talk I will discuss preliminary results from “DiuSST”, recently proposed by R. Börner et al (2025; https://doi.org/10.5194/gmd-18-1333-2025) to provide boundary conditions for diurnally varying SST to atmospheric simulators. Börner et al ’s testing and validation of DiuSST was based on an ocean cruise that measured skin surface temperature with an infrared radiometer, and water temperature at 3m depth. By contrast I cross-check DiuSST results against near-surface temperature profiles in a stratified lake, Lake Biwa, that were recorded at nearshore and offshore locations during the early summer of 2021.

会場: Hybrid Format (RIKEN R-CCS room 107 and Zoom)

イベント公式言語: 英語

QFT as a set of ODEs

2026年3月27日(金) 13:30 - 15:30

Qiao Jiaxin (東京大学 カブリ数物連携宇宙研究機構 (Kavli IPMU) 特任研究員)

Correlation functions of local operators in Quantum Field Theory (QFT) on hyperbolic space can be fully characterized by the set of QFT data. These are the scaling dimensions of boundary operators, the boundary Operator Product Expansion (OPE) coefficients and the Boundary Operator Expansion (BOE) coefficients that characterize how each bulk operator can be expanded in terms of boundary operators. For simplicity, we focus on two dimensional QFTs and derive a universal set of first order Ordinary Differential Equations (ODEs) that encode the variation of the QFT data under an infinitesimal change of a bulk relevant coupling. In principle, our ODEs can be used to follow a renormalization group flow starting from a solvable QFT into a strongly coupled phase and to the flat space limit.

会場: via Zoom (メイン会場) / セミナー室 (359号室)

イベント公式言語: 英語

非可換ゲージ理論の量子シミュレーション

2026年3月31日(火) 18:00 - 19:00

花田 政範 (Reader, School of Mathematical Sciences, Queen Mary University of London, UK)

Kogut-Susskingハミルトニアンを用いればゲージ理論の量子シミュレーションができ、高エネルギー物理学の様々な問題を解けるはずであると言われて久しいのですが、実際にどのような研究がなされたのかを調べてみると、非可換ゲージ理論に関する論文が極端に少ないことに気が付きます。これは、Kogut-Susskingハミルトニアンは非可換ゲージ理論の場合にはとても複雑で、量子回路を構成する（ = プログラムをコンパイルする）以前に、そもそもハミルトニアンをqubitの言葉に書き直すための一般論すら存在しないからです。具体的には、無限次元のヒルベルト空間を正則化して有限自由度で近似する際に、SU(N)のような非自明な群多様体をどう扱えば良いのかが分かっていません。 この問題は、Kogut-Susskingハミルトニアンではなくてもっと筋の良いハミルトニアンを用いることで容易に回避できます。具体的には、Kaplan, Katz, Unsalによって構成されたorbifold lattice Hamiltonianを用いるのが便利です。Orbifold lattice Hamiltonianはゲージ場とスカラー場が相互作用する系を記述しますが、スカラー場は連続極限には寄与しません。（大きな質量を手で与えてUVの物理にすら寄与しなくすることも可能です。）しかし、ゲージ場とスカラー場をまとめて複素行列として記述するので、リンク変数がSU(N)ではなく\mathbb{C}^{N^2} = \mathbb{R}^{2N^2}に値をとります。たったこれだけの違いで、無限次元のヒルベルト空間の正則化が劇的に簡単になり、任意のSU(N)について効率的な量子回路を解析的に書き下すことが可能になります。 本講義では、量子シミュレーションの基礎から出発し、QCDを含む一般的な非可換ゲージ理論の時間発展を記述する量子回路を構成してシミュレーションコストを見積もるところまで解説したいと思います。 (3/24, 3/31, 4/7 の3回シリーズ)

会場: セミナー室 (359号室) 3階 359号室とZoomのハイブリッド開催

イベント公式言語: 日本語

A mathematical promenade in microscopic locomotion

2026年4月2日(木) 13:00 - 14:00

Clément Moreau (CNRS Researcher, CNRS, France)

The microscopic world offers a fascinating diversity of locomotion strategies, relying primarily on the use of flagella and cilia. These slender structures, capable of complex periodic deformations, serve as a major source of inspiration for medical microrobotics. At this scale, fluid dynamics is governed by the predominance of viscosity over inertia. This low-Reynolds number regime imposes strict physical constraints, summarized by the famous « scallop theorem »: a reciprocal deformation cannot produce any net displacement. Mathematically, this is framed by the Stokes connection, which links changes in body shape to net movement in space. This presentation proposes a journey through the modeling principles of microscopic swimmers. We will see how to derive analytical solutions to the locomotion problem by simplifying degrees of freedom or by assuming small deformation amplitudes. I will then present the perspective of control theory to address the « controllability » property, i.e. the ability of a locomotor to reach any target position and shape. Finally, I will question a classic hypothesis in the field: the inextensibility of flagella. Although the literature often assumes these structures are rigid in the longitudinal direction, certain micro-organisms and artificial robots exhibit significant compression variations. I will present recent results, based on classical modeling tools, exploring the influence of compression-curvature coupling on locomotion efficiency at low Reynolds numbers.

会場: セミナー室 (359号室) 3階 359号室とZoomのハイブリッド開催

イベント公式言語: 英語

Tensor networks for QCD in the strong-coupling expansion

2026年4月2日(木) 15:30 - 17:00

Tilo Wettig (Professor, Universität Regensburg, Germany)

We present the order-separated Grassmann higher-order tensor renormalization group (OS- GHOTRG) method for QCD with staggered quarks in the strong-coupling expansion. The method allows us to determine the expansion coefficients of the partition function, from which we can obtain the strong-coupling expansions of thermodynamical observables. We use the method in two dimensions to compute the free energy, the particle-number density, and the chiral condensate as a function of the chemical potential up to third order in the inverse coupling 𝛽. Although the expansion itself is only a good approximation to the full theory at small 𝛽, we show that in the vicinity of the phase transition the range of applicability can be greatly extended by fits to judiciously chosen transition functions. These fits also yield a valuable expansion of the critical chemical potential in 𝛽. https://www.uni-regensburg.de/physics/hep/people/professors/wettig/index.html

会場: セミナー室 (359号室) (メイン会場) / via Zoom

イベント公式言語: 英語

A Hybrid Pseudo-spectral–PINN Approach to Black Hole Quasinormal Modes

2026年4月3日(金) 14:00 - 15:15

Alexandre M. Pombo (PD, Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Czechia)

Gravitational-wave detections by the LIGO-Virgo-KAGRA network have turned compact-object mergers into precision probes of strong gravity. The post-merger ringdown is particularly incisive: it is governed by quasinormal modes (QNMs), the damped oscillations that encode the remnant's structure and provide a fingerprint of the final object. While current detectors constrain the dominant mode, next-generation observatories will resolve multiple modes with high precision, placing stringent demands on the accuracy of theoretical predictions. Computing QNMs for rotating black holes is, however, a non-trivial task, as it requires solving highly coupled, complex-valued perturbation equations where standard methods struggle. In this talk, I present SpectralPINN, a hybrid solver combining Pseudo-spectral methods with Physics-Informed Neural Networks, validated at 10⁻⁵ relative accuracy. I will present results for Kerr and Kerr-Newman black holes, demonstrating the method's robustness and accuracy across parameter space, and discuss its potential for extension to more exotic compact objects relevant to next-generation detector science.

会場: セミナー室 (359号室) 3階 359号室とZoomのハイブリッド開催

イベント公式言語: 英語

非可換ゲージ理論の量子シミュレーション

2026年4月7日(火) 18:00 - 19:30

花田 政範 (Reader, School of Mathematical Sciences, Queen Mary University of London, UK)

Kogut-Susskingハミルトニアンを用いればゲージ理論の量子シミュレーションができ、高エネルギー物理学の様々な問題を解けるはずであると言われて久しいのですが、実際にどのような研究がなされたのかを調べてみると、非可換ゲージ理論に関する論文が極端に少ないことに気が付きます。これは、Kogut-Susskingハミルトニアンは非可換ゲージ理論の場合にはとても複雑で、量子回路を構成する（ = プログラムをコンパイルする）以前に、そもそもハミルトニアンをqubitの言葉に書き直すための一般論すら存在しないからです。具体的には、無限次元のヒルベルト空間を正則化して有限自由度で近似する際に、SU(N)のような非自明な群多様体をどう扱えば良いのかが分かっていません。 この問題は、Kogut-Susskingハミルトニアンではなくてもっと筋の良いハミルトニアンを用いることで容易に回避できます。具体的には、Kaplan, Katz, Unsalによって構成されたorbifold lattice Hamiltonianを用いるのが便利です。Orbifold lattice Hamiltonianはゲージ場とスカラー場が相互作用する系を記述しますが、スカラー場は連続極限には寄与しません。（大きな質量を手で与えてUVの物理にすら寄与しなくすることも可能です。）しかし、ゲージ場とスカラー場をまとめて複素行列として記述するので、リンク変数がSU(N)ではなく\mathbb{C}^{N^2} = \mathbb{R}^{2N^2}に値をとります。たったこれだけの違いで、無限次元のヒルベルト空間の正則化が劇的に簡単になり、任意のSU(N)について効率的な量子回路を解析的に書き下すことが可能になります。 本講義では、量子シミュレーションの基礎から出発し、QCDを含む一般的な非可換ゲージ理論の時間発展を記述する量子回路を構成してシミュレーションコストを見積もるところまで解説したいと思います。 (3/24, 3/31, 4/7 の3回シリーズ)

会場: セミナー室 (359号室) 3階 359号室とZoomのハイブリッド開催

イベント公式言語: 日本語

Biology Starter Meeting & Welcome 4 New Members!

2026年4月9日(木) 13:00 - 15:00

アルバ・ニエト エレディア (理化学研究所 数理創造研究センター (iTHEMS) 数理基礎部門 数理遺伝学理研ECL研究ユニット 特別研究員)
鳥取 岳広 (理化学研究所 脳神経科学研究センター (CBS) 基礎科学特別研究員)
マリア・イヴォニナ (理化学研究所 数理創造研究センター (iTHEMS) 数理基礎部門 特別研究員)
平澤 さつき (北海道大学 大学院情報科学院 博士課程)

This is a special 2 h event of our newly renewed Biology Study Group! This year, 4 new members are joining iTHEMS Biology. They will each give us a 15 min introduction to their research. All participants will also take 2-3 min to introduce themselves and their research topic to the new members. If time permits, we'll hold a brief organizational meeting to review the running of the biology seminars in the new fiscal year. We strongly encourage all iTHEMS members, not just biology-interested ones, to join our session at least in the 1st hour, to meet the new members and learn about their research.

会場: 研究本館 3階 359号室とZoomのハイブリッド開催

イベント公式言語: 英語

Clumpy Outflows from Super-Eddington Accreting Black Holes

2026年4月10日(金) 14:00 - 15:15

Haojie Hu (筑波大学 JSPS海外特別研究員)

Recent advances in X-ray spectroscopic observation have enabled researchers to reveal distinct clumpy structures in the super-Eddington outflows from the supermassive black hole in PDS 456 (XRISM Collaboration 2025), initiating detailed investigation of fine-scale structures in accretion-driven outflows. In this talk, I will introduce our high-resolution, two-dimensional radiation-hydrodynamics simulations with time-varying and anisotropic initial and boundary conditions that reproduce clumpy outflows from super-Eddington accretion flows. The resulting clumpy outflows extend across a wide range of radial distances and polar angles, exhibiting typical properties such as a size of ~10 rg (where rg is the gravitational radius), a velocity of ~0.05–0.2 c (where c is the speed of light), and about five clumps along the line of sight. Although the velocities are slightly smaller, these characteristics reasonably resemble those obtained from the XRISM observation. The gas density of the clumps is on the order of 10^-13–10^-12 g cm^-3, and their optical depth for electron scattering is approximately 1–10. The clumpy winds accelerated by radiation force are considered to originate from the region within <300 rg.

会場: 研究本館 2階　220号室 (メイン会場) / via Zoom

イベント公式言語: 英語

iTHEMS NOW & NEXT 2026

2026年4月13日(月) - 14日(火)

We will hold an annual in-house gathering, “iTHEMS NOW & NEXT,” for FY 2026. The event provides a great opportunity for all iTHEMS members, including visiting researchers and, in particular, new arrivals, to gain a comprehensive overview of iTHEMS’s current activities and future directions. The detailed program will be announced in due course, but there will be poster sessions for all members, so please be ready to present one.

会場: 理化学研究所和光キャンパス 本部棟2階大会議室 (メイン会場) / via Zoom

イベント公式言語: 英語

TJR-iTHEMS Joint Seminar: Golden Age of Neutron Stars

2026年4月17日(金) 16:00 - 17:00

ゴードン・ベイム (Professor Emeritus, University of Illinois, USA)

This is a TJR-iTHEMS Joint Seminar supported by ASPIRE Program ABSTRACT Neutron stars were first posited in the early thirties, and discovered as pulsars in the late sixties; however we are only recently beginning to understand the matter they contain. I will describe the ongoing development of a consistent picture of the liquid interiors of neutron stars, now driven by ever increasing observations as well as theoretical advances. These include observations of heavy neutron stars of about 2.0 solar masses and higher; ongoing inferences of masses and radii by the NICER telescope; and observations of binary neutron star mergers, through gravitational waves as well as across the electromagnetic spectrum. Theoretically an understanding is emerging in QCD of how nuclear matter can turn into deconfined quark matter, which I will illustrate with modern quark-hadron crossover equations of state. BRIEF BIO Gordon Baym is a Professor of Physics at the University of Illinois. Educated at Cornell and Harvard, he spent two years at the Niels Bohr Institute. His interests range from matter under extreme conditions to ultracold atomic physics, astrophysics, and nuclear physics. A pioneer in the study of pulsars and neutron stars, he is a member of the U.S. National Academy of Sciences and received the APS Medal for Exceptional Achievement in Research, the Hans Bethe and Lars Onsager Prizes, and the Eugene Feenberg Memorial Medal.

会場: 大阪大学豊中キャンパス H701

イベント公式言語: 英語

iTHEMS × academist オンラインイベント「数理で読み解く科学の世界 2026」

2026年4月18日(土) 10:00 - 15:30

小泉 淳之介 (理化学研究所 数理創造研究センター (iTHEMS) 数理基礎部門 基礎科学特別研究員)
福島 理 (理化学研究所 数理創造研究センター (iTHEMS) 数理基礎部門 基礎科学特別研究員)
キコ・ホン (理化学研究所 数理創造研究センター (iTHEMS) 数理基礎部門 特別研究員)
大窪 健児 (理化学研究所 数理創造研究センター (iTHEMS) 数理基礎部門 基礎科学特別研究員)

「数理で読み解く科学の世界」は、2020年より毎年4月に開催しているオンラインイベントです。主催のiTHEMSは、「数学」を共通言語として、物理、生物、宇宙などさまざまな科学分野の横断的な研究をしており、イベントでは、iTHEMS所属の若手研究者4名が最先端の研究について中学生や高校生にもわかるように30分程度の講演を行います。また、一般参加者からの質問やコメントを受け付ける時間も設けています。 詳細、参加お申し込みは、関連リンクをご覧ください。 日時：2026年4月18日（土）10:00〜15:30（開場 9:45） 場所：Web会議サービス「Zoom」（申込者に事前に招待URLをお伝えいたします） 参加費：無料 対象者：中学生・高校生、社会人（どなたでもご参加いただけます） 主催：iTHEMS 共催（企画・運営・宣伝）：アカデミスト株式会社 特別協力：NPO法人 数理の翼 タイムスケジュール： 10:00～　開始の挨拶・イベント概要説明 10:15～　講演「幾何学的に見る整数論の世界」小泉 淳之介 博士 11:15～　講演「対称性がつむぐ量子のふるまい」福島 理 博士 12:10～　昼休み企画 「AI時代の知性と学び　−甘利俊一×磯暁」 出演：甘利 俊一 博士（理研栄誉研究員、帝京大学先端総合研究機構 特任教授）、磯 暁 博士（理研 iTHEMS センター長） 進行：篠崎 菜穂子（フリーアナウンサー） 13:05～　講演「宇宙の始まりとインフレーション理論」洪 木子 博士 14:05～　講演「AIと進化で考える生命のしくみ ― 遺伝子ネットワークから生まれる遺伝の法則 ―」大窪 健児 博士 15:00〜　アフタートーク 15:30　　終了予定

会場: via Zoom

イベント公式言語: 日本語