2002年度理論コロキュウム/Theoretical Seminor for fiscal 2002

Title 光励起と量子過程
Lecturer 相原 正樹氏(奈良先端科学技術大学院教授)
Date 4月19日(金)午後4時〜
Room 工学部A棟2階交流センター・セミナー室
Abstract 光励起された量子系の緩和現象と巨視的量子状態は、非平衡状態における基礎物性 および量子コンピュータなどの情報科学とも関連して関心を集めている。光パルスで 生成された量子コヒーレンスの緩和現象は、その非マルコフ性に着目する事により多 連パルスによる制御が可能となることが最近明らかにされた。また、高密度電子正 孔系におけるBCS-BECクロスオーバや強相関電子系における光誘起超伝導などの巨視的 量子状態についても話をする。


Title Randomness does not destroy interference
Lecturer Dr. Sergey Kun(Department of Theoretical Physics, Australian National University)
Date 5月17日(金)午後4時〜/(4:00p.m.- May.17 (Fri.))
Room 工学部 B棟 4階 401号室/(Faculty of Engineering, Building B, 4th floor. B401)
Abstract I shall present a simple explanation that Ericson fluctuations in microscopic and mesoscopic systems originate from the interference between random partial-width amplitudes in the domain of strongly overlapping resonances. Such a randomness corresponds to a universal regime of random matrix theory of open quantum systems. I shall also discuss and present examples of non-universal system specific correlations between partial-width amplitudes for nuclei, atoms, molecules and quantum dots.


Title Scaling hypothesis leading to generalized extended self-similarity in turbulence
Lecturer 藤坂 博一(京都大学大学院 情報学研究科教授)
Date 5月31日(金)午後4時〜
Room 工学部 B棟 4階 401号室
Abstract 中間Reynolds数における一様等方性乱流状態では慣性領域が狭く、速度構造関数はKolmogorovスケールやエネルギー注入スケールの影響を受ける。発達した乱流の慣性領域では速度構造関数は距離のべき則を示すが、中間Reynolds数では、これらのスケ ー ルの影響を受け、発達した乱流とは異なる拡張されたスケーリング則が成立することが 実験的に見出されている。これは、generalized extended self-similarity (GESS)とよばれており、乱流統計における極めて重要な発見である。本講演では、実スケールの代わりに、実効的スケールを導入し、Kolmogorov-Obukovの拡張された相似性の理論を拡張することにより、GESSを説明する新しい相似性仮説を提案する。実験的に測定可能な、GESSとコンシステント な粗視化エネルギー散逸率構造関数と速度構造関数に対する確率密度の漸近形を導き、発達した乱流の統計理論に現れる対応量との比較を行う。さらに、Navier-Stokes乱流の結果と乱流ジェットの実験結果を解析することにより本理論の妥当性と普遍性を検証し、理論を特徴づける特性関数を実験的に推定する。
(参考文献 H. Fujisaka et al., Phys. Rev. E, Vol.65, 046307 (2002))


Title ナノサイエンス − 統計力学の視点からの2,3の話題 −
Lecturer 宗像 豊哲 (京都大学大学院 情報学研究科教授)
Date 6月14日(金)午後4時〜
Room 工学部 B棟 4階 401号室
Abstract 液体系に関する我々の最近の研究をナノサイエンスの名のもとに紹介したい。話題は閉じ込められた系、ブラウニアンモーター、ガラス転移から選ぶ。


Title Mesoscopic dynamics of a chain of nonlinear oscillators
Lecturer Prof. Saverio Pascazio(Dipartimento di Fisica, Universita di Bari)
Date 9月27日(金)午後3時〜/(3:00p.m.- Sep.27 (Fri.))
Room 工学部 B棟 4階 401号室/(Faculty of Engineering, Building B, 4th floor. B401)
Abstract A system composed of a large number of particles (usually) relaxes toward an equilibrium state that is independent of the details of the initial state. This is one of the fundamental hypotheses of statistical mechanics. However, from the point of view of Hamiltonian dynamics, the detailed features of the relaxation are not thoroughly understood. A basic requisite to obtain approach to equilibrium is nonlinear coupling, yielding nonintegrability. The first numerical study of the time evolution of nonintegrable systems composed of a large number of oscillators was performed by Fermi, Pasta and Ulam in the fifties. Since then, the features of many "FPU-like" models have been carefully scrutinized. We study here the time evolution of a chain of coupled anharmonic oscillators. We focus on the features of the spectral entropy and analyze its characteristic (mesoscopic) timescales as a function of the nonlinear coupling. A Brownian motion is recognized, with an analytic power-law dependence of its diffusion coefficient on the coupling.


Title Optical Solitons and Computing
Lecturer Prof. M. Lakshmanan (Centre for Nonlinear Dynamics, Bharathidasan University, India)
Date 10月15日(火)午後3時〜/(3:00p.m.- Oct. 15 (Thu.))
Room 工学部 B棟 4階 401号室/(Faculty of Engineering, Building B, 4th floor. B401)
Abstract Dynamical features underlining soliton interactions in coupled nonlinear Schroedinger equations, which model multimode wave propagation under varied physical situations in nonlinear optics, show fascinating novel features: Shape changing (intensity redistribution) collisions of solitons, including changes in amplitudes, phases and relative separation distances. Such changes can be represented by linear fractional transformations, thereby leading to the construction of logic gates in all optical media though purely light-light interactions. This paves the way for the construction of Turing equivalent optical computers in a mathematical sense. Recent progress along these lines will also be discussed.


Title Synchronization of Chaos, Secure Communications and Cryptography
Lecturer Prof. M. Lakshmanan (Centre for Nonlinear Dynamics, Bharathidasan University, India)
Date 10月22日(火)午後3時〜/(3:00p.m.- Oct. 22 (Thu.))
Room 工学部 B棟 4階 401号室/(Faculty of Engineering, Building B, 4th floor. B401)
Abstract By definition two identically evolving chaotic systems will never synchronize. However, synchronization of such systems can be achieved through suitable coupling. This concept can be profitably used to evolve a secure communication system (both analog and digital) in very many ways by embedding the information signal over the chaotic signal at the transmitting end and recovering the message through chaos synchronization at the receiving end. The same procedure can be used to develop an efficient cryptographic system leading to the possibility of chaotic cryptography.


Title Quantum chaotic dynamics and correlation functions
Lecturer Prof. Tomaz Prosen (University of Ljubljana, Slovenia)
Date 11月22日(金)午後3時〜/(3:00p.m.- Nov. 22 (Fri.))
Room 工学部 B棟 4階 401号室/(Faculty of Engineering, Building B, 4th floor. B401)
Abstract Firstly I talk on 'Stability of quantum motion and correlation decay' This is about theoretical approaches to understand the fidelity (= Loschmidt echo) of dynamical systems (chaotic vs. regular), and quantum algorithms, in terms of time correlation functions of observables. Then I move on to another talk on 'Ruelle resonances in quantum many body dynamics'. This is about an attempt to understand exponential decay of time correlations in a 'chaotic' quantum many body system (kicked Ising spin chain) in terms of Ruelle resonances = eigenvalues and eigenvectors of a special quantum Perron Frobenius operator.


Title 脳における確率共鳴と脳波のダイナミックス
Lecturer 甲斐 昌一 教授(九州大学大学院 工学研究科)
Date 12月27日(金)午後3時〜/(3:00p.m.- Dec. 27 (Fri.))
Room 工学部 B棟 4階 401号室/(Faculty of Engineering, Building B, 4th floor. B401)
Abstract 近年、多くの生体系で雑音の印加が信号の検出能力を改善するという現象が見いだされている。これは、確率共鳴現象と呼ばれる。その代表的な例は、チョウザメやコオロギ、ヒトの感覚器で報告されている。しかしながら、ヒト脳内とくに情報処理系では、雑音の有効な働きによって認知や認識をしていると推測されるにも関わらず、その確率共鳴現象の観測はなされていなかった。それは、適切な観測手法が開発されていなかったことによる。本研究では、これまでの脳波計測ダイナミックスとその活用法を紹介しながら、ヒト脳の視覚野における確率共鳴現象を検出する新手法とその物理的興味、確率共鳴の機能的役割について述べ、将来の医学や工学における応用の可能性を紹介する。