スピングラスの解探索を目的とした物理計算機の開発を２つのアプローチで試みた。１つはスピングラスを結合振動子系に置き換え、その最低固有モードを求める問題に変換するものである。アルゴリズムとしての評価を実施し、既存の焼きなまし法と比較して約１桁の計算時間短縮が確認された。また物理実装法として、結合プラズモン粒子系において、粒子間相互作用を相変化材料によって自律的に調節し、高速で最適解に到達するスキームを考案した。２つめは、フラストレーションをかかえたスピン格子系と等価な2次元コロイド結晶に着目した。１umのポリスチレンビーズを使った物理実装を実現し、最適解に至るアニーリング過程を可視化した。
We demonstrated two approaches to solve spin glass problem by implementing it into physical systems. The first approach is to replace the spin glass to a coupled oscillator system and to calculate its lowest eigenmode. We evaluated the algorithm by comparing with the conventional simulated annealing algorithm and found that the calculation time can be reduced by one order. We proposed to implement the algorithm into a coupled plasmon particles, where the strength of inter-particle interaction can be autonomously modified through dielectric screening using a phase-change material to come to the optimized solution efficiently. The second approach is to utilize a buckled phase of two-dimensional colloidal crystal, which is equivalent to the frustrated triangular spin lattice. We experimentally demonstrated frustration behavior by confining 1-um polystyrene beads in a two-dimensional slit and visualized the annealing process to reach the lowest frustrated solution.

研究種目 : 基盤研究 (B) (一般)
研究期間 : 2016～2018
課題番号 : 16H03889
研究分野 : ナノ光学 光物性