For open quantum systems obeying a Lindblad equation, it is a challenging problem to clarify and classify what kind of non-equilibrium steady state (NESS) the system relaxes to after a sufficiently long time. In this talk, we consider open quantum spin systems on infinite lattices described by the Lindblad equation and present a definition of the NESS in such infinite systems. The NESS in infinite systems is not necessarily equivalent to the thermodynamic limit of the NESS in finite systems; the former may correspond in finite systems to a metastable state, not a NESS. We see this in a solvable model. We also find a sufficient condition for equivalence of them, which relates to both the Liouvillian gap and nonnormality, i.e., nonorthogonality among eigenmodes of the Liouvillian. The enhancement of nonnormality can cause spontaneous symmetry breaking (SSB) for the NESS in infinite systems, which we dub nonnormality-induced SSB. Since a Liouvillian is normal in unitary dynamics, such a type of SSB is unique to open quantum systems. Furthermore, the nonnormality-induced SSB can occur even when the Liouvillian is gapped. This work uncovers a novel phase of matter in open quantum systems and establishes a way to classify it by focusing on nonnormality. This talk is based on the preprint arXiv:2508.07448.

連絡教員：物理学系　山本　和樹（内線2724）

https://www.phys.sci.isct.ac.jp/wp/wp-content/uploads/2025/11/427.pdf

This seminar will discuss applications of exact WKB analysis in physics and explore how it can differ from conventional calculations. After explaining the Landau–Zener transition, on which our analysis is based, we will expand the model to see how the difference manifests itself in the calculation. In the first part [1], we provide specific examples where the linear approximation at the level crossing, commonly used in Landau-Zener transitions, does not yield a good approximation. We will also mention the possibility that the Stokes lines may differ depending on whether the interacting electric field is a classical electromagnetic field or a photon[1]. As applied examples, we also explain particle creation in the early universe[2], the emergence of asymmetry due to CP violation[3], the Schwinger effect[4], the Unruh effect[4], and Hawking radiation[4]. For CP violation to affect the asymmetry between particles and antiparticles in baryon number generation, it is shown that multiple Stokes phenomena must undergo quantum interference[3]. Particle production in steady states, such as the Schwinger effect and Hawking radiation, can be solved “locally” by examining in detail how degrees of freedom like gauge and Lorentz symmetries are treated in differential geometry[4].

[1] Phys. Rev. A 112 (2025) 3, 032224, e-Print:2505.09240
[2] JHEP 03 (2021) 090, e-Print: 2010. 14835
[3] JHEP 02 (2022) 131, e-Print: 2104. 02312, JHEP 01 (2023) 088, e-Print: 2203.04497
[4] JHEP 05 (2025) 216, e-Print: 2404.19160, Int. J. Mod. Phys. A 40 (2025) 28, 2550130, e-Print:2501, 09919

連絡教員：物理学系　藤井　啓資（内線2136）

https://www.phys.sci.isct.ac.jp/wp/wp-content/uploads/2025/11/426.pdf

AI やロボットアームなどに代表される先端技術の急速な発展による影響は多くの分野へと波及しつつあり、材料科学にも新たな視点と研究開発手法をもたらしている。私はこれまでに、材料特性の実験データと計算データを機械学習によって統合し、物性と構造の類似度を同時に反映する材料マップを開発してきた[1]。さらに、ロボットアーム、電動ピペット、3Dプリンタを用いた自動実験システムを構築し、金属有機構造体（MOF）などのナノ材料合成の自動化を推進している。これらの自動実験を通じて得られる再現性の高い信頼性のある材料データベースは、今後のデータ駆動型材料開発の基盤となる。加えて、生成AIを活用したマルチエージェントシステムにより、自動かつ自律的なデータ分析手法の開発も進めている。本セミナーでは、これらの新技術を統合することで実現されつつある、材料研究開発の新しい枠組みについて紹介する。

References
[1] Y. Hashimoto, et al., APL Machine Learning 3, 036104 (2025)

連絡教員：物理学系　佐藤　琢哉（内線2716）

https://www.phys.sci.isct.ac.jp/wp/wp-content/uploads/2025/10/425.pdf

https://www.isct.ac.jp/ja/news/wstbi1593tu6

東京科学大学（Science Tokyo）理学院 物理学系の藤澤利正教授の研究グループは、NTT株式会社 物性科学基礎研究所 村木康二上席特別研究員らとの共同研究により、相互作用する一次元電子系である「朝永ラッティンジャー液体」[用語1]で安定的に存在する非熱的状態[用語2]を利用することで、熱力学的な効率の上限を超える熱効率を可能にするエネルギーハーベスティング技術を開発しました。

本成果は、9月30日付（英国現地時間）の科学誌「Communications Physics」に掲載されました。

https://www.isct.ac.jp/ja/news/9v3opey66xow

東京科学大学（Science Tokyo） 理学院 物理学系の蒲健太郎大学院生と大関真之教授、東北大学 情報科学研究科の清水怜央大学院生（当時）と杉山友規特任准教授の研究チームは、最適輸送[用語1]の理論を取り入れた生成拡散モデル[用語2]の学習則を単純化し、学習の効率化に成功しました。

本成果は、9月3日付（現地時間）の「Physical Review Research」誌に掲載されました。

日付：2025年9月30日（火) 時間：13:30開始
Date&Time: 2025 Sep 30(Tue) 13:30-
内容：９月30日（火）13時30分よりZoomにて物理学コースのオリエンテーションを行います。
下記のリンクから参加して下さい。
Content:
The orientation for the Graduate Program in Physics will be held via Zoom on Tuesday, September 30 at 1:30 PM.
Please join using the link below.
https://zoom.us/j/94250483080
ミーティング ID: 942 5048 3080

https://www.isct.ac.jp/ja/news/omkj3iusezd1

東京科学大学（Science Tokyo） 理学院 物理学系の花井亮准教授、岡山大学 学術研究院先鋭研究領域（異分野基礎科学研究所）の大槻太毅准教授、京都大学 基礎物理学研究所の田財里奈助教の研究チームは、光を当て、固体中の特定の電子が外へ抜けやすい“出口”を作ることで、通常の物質が従う作用反作用の法則[用語1]を見かけ上破る「非相反相互作用[用語2]」を人工的に生み出す方法を理論提案しました（図1）。磁性金属[用語3]二層に適用することで、片方の層では磁化が相手と同じ向きに揃おうとする一方、他方の層では逆向きになろうとし、結果として、二層の磁性金属の磁化が“追いかけっこ”をして自発的に回り続ける状態を誘起できることを予言しました（図2）。

本成果は、9月18日付（現地時間）の「Nature Communications」誌に掲載されました。

https://www.isct.ac.jp/ja/news/3n2yol75y7x6

東京科学大学（Science Tokyo）理学院 物理学系の打田正輝准教授の研究グループは、同大学 理学院 物理学系の石塚大晃准教授の研究グループ、および東京大学 大学院理学系研究科 有田亮太郎教授（兼：理化学研究所 創発物性科学研究センター チームディレクター）の研究グループと共同で、面内方向に磁化を持つ強磁性材料における異常ホール効果[用語1]の観測に成功しました。

本研究成果は、「Advanced Materials」に2025年9月16日（米国東部時間）に掲載されました。

合格おめでとうございます。できるだけ早く、指導教員の先生とメール等でコンタクトをとるようお願いいたします。

口頭試問受験有資格者の受験番号を、以下のpdfファイルでお知らせします。
口頭試問は8月26日（火）に行われます。
当日は9:00までに大岡山キャンパス本館1階M-123に集合して下さい。

物理学コース主任
phys-grchair(at)phys.sci.isct.ac.jp

https://www.phys.sci.isct.ac.jp/wp/wp-content/uploads/2025/08/205.8.23.pdf