量子物性情報計測プロジェクト

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放射光科学研究センター
量子物性情報計測プロジェクト
プロジェクトリーダー 岩澤 英明

2024年10月28日　顕微角度分解光電子分光による高温超伝導物質の空間不均一性に関する論文が出版されました。広島大学、高エネルギー加速器研究機構との共同研究の成果です。(論文、プレスリリース)

2024年9月23日 　スピン・角度分解光電子分光の計測効率化に関する論文が出版されました。広島大学、ロシア科学アカデミーとの共同研究の成果です。(論文, プレスリリース)

2024年4月1日      量子物性情報計測プロジェクトが発足しました。

スピン分解光電子分光と計測インフォマティクスを駆使した量子物性の研究

角度分解光電子分光を用いた量子機能性材料の研究

物質の電子状態を直接調べることが出来る角度分解光電子分光（ARPES）の装置開発とARPESによる量子機能性材料の研究の経験を活かし、次世代放射光施設ナノテラスにて、電子・スピン状態を顕微観測できる「ナノ・スピンARPES装置」の開発を進めています。また、ARPESと機械学習を活用した物性研究を展開しています。

自律的実験のための計測インフォマティクスの研究

データ駆動型研究が盛んな昨今、大量の実験データをいかに効率よく収集・解析できるかが鍵となっています。機械学習・人工知能技術を駆使して、X線吸収分光法、X線磁気円二色性分光法など様々な放射光実験手法の計測や解析を効率化・自動化・自律化する計測インフォマティクスの方法論を研究しています。

1. 2024年10月28日   超伝導の空間的な乱れを可視化する新たな顕微観察技術の開発 ―新奇な超伝導現象を解明する新たな手法として期待―
2. 2024年9月23日　  デバイス材料中の電子スピンの計測時間をAI導入により大幅に短縮 ―放射光により次世代超高速・省エネ情報デバイス材料の開発に突破口
3. 2024年1月12日     電子・スピンの運動を可視化する走査型顕微鏡の開発 ―マイクロメートル領域のスピン流を精密に測定―
4. 2023年12月21日   電子にはたらく特殊な力をマイクロメートルの高解像度で可視化 ―「量子マテリアル」のデバイス評価に新展開―
5. 2018年1月25日     機械学習により実験計画の自動決定が可能に ～「学習」と「予測」でＸ線スペクトル測定の高効率化に成功～ 

1. ​Yudai Miyai, Shigeyuki Ishida, Kenichi Ozawa, Yoshiyuki Yoshida, Hiroshi Eisaki, Kenya Shimada, and Hideaki Iwasawa, Visualization of spatial inhomogeneity in the superconductiong gap using micro-ARPES, Science and Technology of Advanced Materials 25, 2379238 (2024).
2. Hideaki Iwasawa, Tetsuro Ueno, Takuma Iwata, Kenta Kuroda, Konstantin A. Kokh, Oleg E. Tereshchenko, Koji Miyamoto, Akio Kimura, and Taichi Okuda, Efficiency improvement of spin-resolved ARPES experiments using Gaussian process regression, Scientific Reports 14, 20970 (2024).
3. ​Takuma Iwata, T. Kousa, Y. Nishioka, K. Ohwada, K. Sumida, E. Annese, M. Kakoki, Kenta Kuroda, H. Iwasawa, M. Arita, S. Kumar, A. Kimura, K. Miyamoto and T. Okuda, Laser-based angle-resolved photoemission spectroscopy with micrometer spatial resolution and detection of three-dimensional spin vector, Scientific Reports 14, 127 (2024).
4. Hideaki Iwasawa, Tetsuro Ueno, Yoshiyuki Yoshida, Hiroshi Eisaki, Yoshihiro Aiura, and Kenya Shimada, Quantitative measure of correlation strength among intertwined many-body interactions, Physical Review Research 5, 043266 (2023).
5. Norihiro Oshime, Kenji Ohwada, Akihiko Machida, Nagise Fukushima, Kosuke Shirakawa, Shintaro Ueno, Ichiro Fujii, Satoshi Wada, Kento Sugawara, Ayumu Shimada, Tetsuro Ueno, Tetsu Watanuki, Kenji Ishii, Hidenori Toyokawa, Koichi Momma, Sangwook Kim, Shinya Tsukada, Yoshihiro Kuroiwa, Lattice strain visualization inside a 400 nm single grain of BaTiO3 in polycrystalline ceramics by Bragg coherent X-ray diffraction imaging, Japanese Journal of Applied Physics 62, SM1022 (2023).
6. Hideaki Iwasawa, Kazuki Sumida, Shigeyuki Ishida, Patrick Le Fèvre, François Bertran, Yoshiyuki Yoshida, Hiroshi Eisaki, Andrés F. Santander-Syro, and Taichi Okuda, Exploring spin-polarization in Bi-based high-Tc cuprates, Scientific Reports 13, 13451 (2023). 

1. Tetsuro Ueno and Hideaki Iwasawa, Measurement Informatics in Synchrotron Radiation X-ray Spectroscopy, Synchrotron Radiation News 35, 3 (2022).
2. 山田拓洋, 鈴木雄太, 三俣千春, 小野寛太, 上野哲朗, 大林一平, 平岡裕章, 小嗣真人, パーシステントホモロジーを用いた迷路状磁区構造におけるトポロジカル欠陥の可視化, 表面と真空 62, 153 (2019).
3. 上野哲朗, 日野英逸, 小野寛太, 機械学習によるX線スペクトル計測の効率化, 表面と真空 62, 147 (2019).
4. 日野英逸, 田口優介, 上野哲朗, 小野寛太, 能動学習の基礎と材料工学への適用例, まてりあ 58, 7 (2019).

1. 上野哲朗, 岩澤英明 (分担執筆), “機械学習によるスペクトル計測・解析の効率化・自動化”, 実験の自動化・自律化によるR&Dの効率化と運用方法 －AI、ロボット技術、ChatGPT、MI、ベイズ最適化、秘密計算など－, 技術情報協会 (2023).
2. 上野哲朗, 小野寛太 (分担執筆), “適応型実験デザイン法によるX線スペクトル測定の効率化”, マテリアルズ・インフォマティクス開発事例最前線, エヌ・ティー・エス (2021).

• 　準備中

1. ​上野哲朗, 放射光計測とAIを活用したスピントロニクスデバイスの評価, 電気学会 マグネティックス技術委員会 磁気センサとAI技術を活用したセンシングシステム調査専門委員会, 2024年11月12日
2. Hideaki Iwasawa, Development of spatially-resolved ARPES systems at NanoTerasu, 2024 KPS Fall meeting, 2024年10月22日〜25日
3. 岩澤英明, 顕微ARPESによる銅酸化物の超伝導ギャップ不均一性の可視化, PF研究会「放射光顕微分光が切り拓く材料研究のフロンティア」, 2024年10月4日
4. Hideaki Iwasawa, Spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy on Bi-based high-temperature cuprate superconductors, Conference on Laser and Synchrotron Radiation Combination Experiment 2024 (LSC2024), Invited talk

1. 防衛装備庁 令和6年度安全保障技術研究推進制度 小規模研究課題(タイプC), 研究課題名：スピンオービトロニクスへ向けた高感度軌道流検出法の開発, 研究代表者：上野哲朗, 研究期間：2024年10月1日–2027年3月31日
2. 科学技術振興機構 2023年度 戦略的創造研究推進事業（さきがけ）, 研究領域：計測・解析プロセス革新のための基盤の構築（研究統括：田中功), 研究課題名：磁場印加スピン分解顕微光電子分光の開発, 研究代表者：岩澤英明, 研究期間：2023年10月1日~2027年3月31日
3. 防衛装備庁 令和5年度安全保障技術研究推進制度 小規模研究課題(タイプC), 研究課題名：スピン偏極電子の磁場応答の可視化, 研究代表者：岩澤英明, 研究期間：2023年10月1日~2026年3月31日
4. 科研費 基盤研究(C), 研究課題名：データ駆動型探索で迫る巨視的スピン模型のダイナミクス, 研究代表者：上野哲朗, 研究期間：2022年4月1日~2025年3月31日

1. QST令和5年度萌芽研究, クロスモーダル計測で探る液液相分離・相転移のメカニズム, 研究代表者：岩澤英明, 研究期間：2024年1月~

仙台拠点　〒980-8577 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉468-1

　　　　　東北大学 国際放射光イノベーション・スマート研究棟 (SRIS棟)

播磨拠点　〒679-5148 兵庫県佐用郡佐用町光都1-1-1

　　　　　国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 関西光量子科学研究所 放射光科学研究センター

　　　　　(大型放射光施設SPring-8キャンパス内)

高崎拠点　〒370-1292 群馬県高崎市綿貫町1233

　　　　　国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 高崎量子技術基盤研究所 量子機能創製研究センター