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沙川情報エネルギー変換プロジェクト

研究課題

戦略的な研究開発の推進 戦略的創造研究推進事業 ERATO

体系的番号 JPMJER2302
DOI https://doi.org/10.52926/JPMJER2302

研究代表者

沙川 貴大  東京大学, 大学院工学系研究科, 教授

研究期間 (年度) 2023 – 2028
概要現在実用化されている計算機は原理的な限界よりもはるかに大量のエネルギーを消費していると見られており、莫大な計算量に伴うエネルギー消費量の増加が深刻な問題となっています。今後さらに計算量が増大することが予想されることから、高速な情報処理と高いエネルギー効率を同時に実現する新機軸となる学理の創出が期待されています。このような背景の中で、本プロジェクトでは、「いかにして、トレードオフ関係にある高速な情報処理と高いエネルギー効率を同時に達成するか」という課題を設定し、その原理限界と、原理限界達成に向けた方法を明らかにするために、研究総括が先駆者となって発展した「情報熱力学」の成果を通じ、理論と実験の両面で取り組みます。具体的には、古典から量子にわたる実験系で、熱ゆらぎ・量子ゆらぎの観測と制御により情報と熱力学的エネルギーの変換を検証することにより、情報処理に必要なエネルギーの原理限界を明らかにします。それらの知見を統合して統一的な理論を構築し、「情報と熱力学的エネルギーの相互変換の原理限界」の学理の確立を目指します。本研究を通じて、将来的には新しい計算機の概念の構築につながることが期待されます。
  • 主な研究成果

    (31件)

すべて 2024

すべて 雑誌論文 (31件)

  • [雑誌論文] Design of artificial molecular motor inheriting directionality and scalability2024

    • 著者名
      Kenta I. Ito, Yusuke Sato, Shoichi Toyabe
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 123 号: 7 ページ: 858-866

  • [雑誌論文] Nonlinearity-induced topological phase transition characterized by the nonlinear Chern number2024

    • 著者名
      Kazuki Sone, Motohiko Ezawa, Yuto Ashida, Nobuyuki Yoshioka and Takahiro Sagawa
    • 雑誌名

      nature physics

      巻: 20 ページ: 1164-1170

  • [雑誌論文] Kinetically constrained models constructed from dissipative quantum dynamics2024

    • 著者名
      Somnath Maity, Ryusuke Hamazaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 110 号: 1 ページ: 014301-1-014301-16

  • [雑誌論文] Two applications of stochastic thermodynamics to hydrodynamics2024

    • 著者名
      Kohei Yoshimura, Sosuke Ito
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 6 号: 2 ページ: L022057-1-L022057-5

  • [雑誌論文] Thermodynamically optimal information gain in finite-time measurement2024

    • 著者名
      Rihito Nagase and Takahiro Sagawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Res.

      巻: 6 号: 3 ページ: 033239-1-033239-16

  • [雑誌論文] Collective gradient sensing by dilute swimming bacteria without clustering2024

    • 著者名
      Tatsuro Kai, Takahiro Abe, Natsuhiko Yoshinaga, Shuichi Nakamura, Seishi Kudo, and Shoichi Toyabe
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Res.

      巻: 6 ページ: L032061

  • [雑誌論文] Hunting for quantum-classical crossover in condensed matter problems2024

    • 著者名
      Nobuyuki Yoshioka, Tsuyoshi Okubo, Yasunari Suzuki, Yuki Koizumi, Wataru Mizukami
    • 雑誌名

      npj Quantum Information

      巻: 10 ページ: 45

  • [雑誌論文] Localized Virtual Purification2024

    • 著者名
      Hideaki Hakoshima, Suguru Endo, Kaoru Yamamoto, Yuichiro Matsuzaki, Nobuyuki Yoshioka
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 133 ページ: 080601

  • [雑誌論文] Handbook for Quantifying Robustness of Magic2024

    • 著者名
      Hiroki Hamaguchi, Kou Hamada, Nobuyuki Yoshioka
    • 雑誌名

      Quantum

      巻: 8 ページ: 1461

  • [雑誌論文] Dynamics of a Quantum System Interacting with White Non-Gaussian Baths: Poisson Noise Master Equation2024

    • 著者名
      Ken Funo and Akihito Ishizaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 132 ページ: 170402

  • [雑誌論文] Non-Hermitian pseudomodes for strongly coupled open quantum systems: Unravelings, correlations, and thermodynamics2024

    • 著者名
      Paul Menczel, Ken Funo, Mauro Cirio, Neill Lambert, and Franco Nori
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Res.

      巻: 6 ページ: 033237

  • [雑誌論文] Surface density of states and tunneling spectroscopy of a spin-3/2 superconductor with Bogoliubov Fermi surfaces2024

    • 著者名
      Ryoi Ohashi, Shingo Kobayashi, Shotaro Kanazawa, Yukio Tanaka, and Yuki Kawaguchi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 110 号: 10 ページ: 104515-1-104515-17

  • [雑誌論文] Non-Hermitian p-wave superfluid and effects of the inelastic three-body loss in a one-dimensional spin-polarized Fermi gas2024

    • 著者名
      Hiroyuki Tajima, Yuta Sekino, Daisuke Inotani, Akira Dohi, Shigehiro Nagataki, and Tomoya Hayata
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Res.

      巻: 6 ページ: 023060

  • [雑誌論文] Multifractality in monitored single-particle dynamics2024

    • 著者名
      Kohei Yajima, Hisanori Oshima, Ken Mochizuki, and Yohei Fuji
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Res

      巻: 6 ページ: 043049

  • [雑誌論文] Blocking uncertain mispriming errors of PCR2024

    • 著者名
      Takumi Takahashi, Hiroyuki Aoyanagi, Simone Pigolotti, Shoichi Toyabe
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 123 号: 20 ページ: 3558-3568

  • [雑誌論文] Decomposing Thermodynamic Dissipation of Linear Langevin Systems via Oscillatory Modes and Its Application to Neural Dynamics2024

    • 著者名
      Daiki Sekizawa, Sosuke Ito, and Masafumi Oizumi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. X

      巻: 14 号: 4 ページ: 041003-1-041003-29

  • [雑誌論文] Thermomagnetic Anomalies by Magnonic Criticality in Ultracold Atomic Transport2024

    • 著者名
      Yuta Sekino, Yuya Ominato, Hiroyuki Tajima, Shun Uchino, and Mamoru Matsuo
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 133 号: 16 ページ: 163402

  • [雑誌論文] Exact Thermal Eigenstates of Nonintegrable Spin Chains at Infinite Temperature2024

    • 著者名
      Yuuya Chiba and Yasushi Yoneta
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 133 号: 17 ページ: 170404

  • [雑誌論文] Speed limits to fluctuation dynamics2024

    • 著者名
      Ryusuke Hamazaki
    • 雑誌名

      Commun. Phys.

      巻: 7 号: 361

  • [雑誌論文] Transition from the topological to the chaotic in the nonlinear Su-Schrieffer-Heeger model2024

    • 著者名
      Kazuki Sone, Motohiko Ezawa, Zongping Gong, Taro Sawada, Nobuyuki Yoshioka, and Takahiro Sagawa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 16 号: 422

  • [雑誌論文] Sensing atomic superfluid rotation beyond the standard quantum limit2024

    • 著者名
      Rahul Gupta, Pardeep Kumar, Rina Kanamoto, M. Bhattacharya, and Himadri Shekhar Dhar
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 110 号: 5 ページ: 053514-1-053514-16

  • [雑誌論文] Symmetry Induced Enhancement in Finite-Time Thermodynamic Trade-Off Relations2024

    • 著者名
      Ken Funo and Hiroyasu Tajima
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 134 ページ: 080401-1-080401-8

  • [雑誌論文] Thermomagnetic anomalies in quantum magnon transport caused by tunable junction geometries in cold atomic systems2024

    • 著者名
      Yuta Sekino, Yuya Ominato, Hiroyuki Tajima, Shun Uchino, Mamoru Matsuo
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 111 号: 3 ページ: 033312-1-033312-14

  • [雑誌論文] Faster computation of nonstabilizerness2024

    • 著者名
      Hiroki Hamaguchi, Kou Hamada, Naoki Marumo, Nobuyuki Yoshioka
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Applied

      巻: 23 ページ: 014069

  • [雑誌論文] Finite-time thermodynamic bounds and trade-off relations for information processing2024

    • 著者名
      Takuya Kamijima, Ken Funo, and Takahiro Sagawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Res.

      巻: 7 ページ: 013329-1-013329-22

  • [雑誌論文] Infinite variety of thermodynamic speed limits with general activities2024

    • 著者名
      Ryuna Nagayama, Kohei Yoshimura, Sosuke Ito
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Res.

      巻: 7 ページ: 013307-1-013307-23

  • [雑誌論文] Force-current structure in Markovian open quantum systems and its applications: Geometric housekeeping-excess decomposition and thermodynamic trade-off relations2024

    • 著者名
      K Yoshimura, Y Maekawa, R Nagayama, S Ito
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Res.

      巻: 7 号: 1 ページ: 013244-1-013244-24

  • [雑誌論文] Coarse-grained description of anharmonic lattice environments affecting the quantum dynamics of charge carriers2024

    • 著者名
      K. Miwa, S. Sakamoto, K. Funo, and A. Ishizaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Res.

      巻: 7 ページ: 013323-1-013323-7

  • [雑誌論文] Measurement-Induced Spectral Transition2024

    • 著者名
      K. Mochizuki and R. Hamazaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 134 ページ: 010410-1-010410-9

  • [雑誌論文] Thermal Area Law in Long-Range Interacting Systems2024

    • 著者名
      Donghoon Kim, Tomotaka Kuwahara, and Keiji Saito
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 134 ページ: 020402

  • [雑誌論文] Clustering Theorem in 1D Long-Range Interacting Systems at Arbitrary Temperatures2024

    • 著者名
      Yusuke Kimura, Tomotaka Kuwahara
    • 雑誌名

      Commun. Math. Phys.

      巻: 406 号: 65

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JSTプロジェクトデータベース掲載開始日: 2023-12-27   JSTプロジェクトデータベース最終更新日: 2026-09-08  

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