演題：Homogenization of Hamilton–Jacobi equations on networks

日時：2023年2月25日(土)15時00分～17時00分

会場：西早稲田キャンパス　55号館　N棟　2階　物理学科・応用物理学科会議室

講師：Antonio Siconolfi（サピエンツァ大学ローマ　教授）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　物理学及応用物理学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：「人工血液開発の最前線」

日時：2023年３月9日(木)16：30－17：30

会場：西早稲田キャンパス　62号館W棟　1階大会議室

講師：小松 晃之（中央大学　教授）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　応用化学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：Mechanistic Understanding-Led Transition Metal Catalyzed C-H Functionalization

日時：2023年３月15日(水)16：30－18：00

会場：早稲田大学　121号館コマツ100周年記念ホール

講師：Igor Larrosa（University of Manchester, Professor マンチェスター大学・教授）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　応用化学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：プロテインキナーゼCK2と緑色蛍光タンパク質EGFPの中性子結晶構造解析：

タンパク質科学研究の将来を考えてみる

日時：2023年3月16日(木)15：30－17：00

会場：早稲田大学　先端生命医科学センター（TWINS）3階　セミナールーム３

講師：安達　基泰

（国立研究開発法人　量子科学技術研究開発機構 量子生命科学研究所　タンパク質機能解析チーム　リーダー）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料　直接会場へお越しください。

主催：先進理工学部　電気・情報生命工学科

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

公募要領_早稲田大学社会環境工学科

演題：機能性生分解性高分子による循環型材料の開発(仮題)

日時：2023年３月18日(土)10：30－12：00

会場：西早稲田キャンパス　65号館214室（応化会議室）

講師：網代 広治（奈良先端科学技術大学院大学 先端科学技術研究科 物質創成科学領域　教授）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。

主催：先進理工学研究科　応用化学専攻

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

演題：私の宋明思想史研究（宋代の部）

日時：2023年2月18日(土)15:00-17:00

会場：Zoomによるオンライン講演会

講師：陳　来（清華大学　教授）

対象：学部生、大学院生、教職員、学外者、一般の方

参加方法：時間になりましたら下記よりご参加ください。

https://list-waseda-jp.zoom.us/j/98190937062?pwd=SmVWVVpiRGxqdkJUeFhsb3RKdFBEZz09

主催：創造理工学部　社会文化領域

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

制約をもつ組合せ最適化問題をイジング計算機で効率的かつ高精度に解くための新たな手法を開発

変数の個数を削減し性能向上、ソフトウェアへの応用に期待

発表のポイント

イジング計算機で現実世界の組合せ最適化問題を解くためには、最適化問題に含まれる多くの制約群を効率的に取り扱う必要がある。

本研究では、線形制約をイジング計算機で取り扱うための新しい手法として、組合せ最適化問題の記述に必要な変数の個数を削減し、イジング計算機の性能を改善する手法を構築した。

本手法を取り込んだイジング計算機ソフトウェアの開発により、高精度に現実世界の組合せ最適化問題を解くことが期待できる。

量子アニーリング計算機^※1をはじめとするイジング計算機^※2を現実世界の組合せ最適化問題^※3に活用するためには、組合せ最適化問題がもつ制約を効率的に取り扱うことが重要となります。この問題に対して、早稲田大学理工学術院講師の白井達彦（しらい たつひこ）氏、同大学理工学術院教授の戸川望（とがわ のぞむ）氏らの研究グループは、線形制約^※4をもつ組合せ最適化問題を、イジング計算機で効率的に解くための新しい手法（以下、本手法とする）を開発しました（図１）。この手法は、制約を用いて束縛スピンを自由スピンで表現することにより、自由スピンのみで組合せ最適化問題を記述するもので、本研究グループは、本手法を量子アニーリング計算機等のイジング計算機に適用し、既存イジング計算機でその有効性を確認しました。

本研究成果は、米国のIEEE Computer Societyが発行する『IEEE Transactions on Computers』online版にEarly Access Articlesとして2023年1月24日（火）（現地時間）に掲載されました。論文名：Spin-variable reduction method for handling linear equality constraints in Ising machines

（１）これまでの研究で分かっていたこと（科学史的・歴史的な背景など）

現実世界のあらゆるところに存在する組合せ最適化問題は、大規模になるほど従来型のコンピュータで最適解を得ることが困難になるため、様々な解法が研究されています。中でも近年、量子アニーリング計算機をはじめとしたイジング計算機と呼ばれる新しいタイプの計算機が注目されています。イジング計算機は組合せ最適化問題の答えを得るのに特化した計算機です。イジング計算機は国内外で研究開発され、一般のユーザーもクラウド上で使用できる段階になっています。

しかし、イジング計算機を活用するにはまだ課題が多くあります。とくに、イジング計算機を使う際には、組合せ最適化問題を、スピン（イジング計算機における計算の単位。+1あるいは-1の二値をとる。）を変数にもつイジングモデルに変換する必要があります。ハードウェア制約により、現状のイジング計算機に入力可能なスピンの個数が制限されるため、組合せ最適化問題を少ないスピンの個数で効率的にイジングモデルに定式化することが重要となります。制約をもつ組合せ最適化問題をイジングモデルに定式化する手法として、これまでペナルティ法^※6が用いられていました。しかし、ペナルティ法では十分なスピン数の削減を達成できてはいませんでした。

（２）今回の研究で新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと

今回の研究では、連立一次方程式を解く一般的な手法である変数消去法のアイデアに基づいて、制約をもつ組合せ最適化問題をより少ない変数で記述する手法を構築しました。

まず、線形制約を利用することで、自由スピンと束縛スピンとに分離することを考えます。束縛スピンは、自由スピンの線形関数によって与えられます。たとえば、図1は、4個の頂点をもつグラフを2個の頂点をもつ2個のグラフに分割する問題です。各頂点について1個のスピンを対応させます。すると4個のスピンが必要となります。4個のスピンのうち、2個は赤丸（+1）、2個は青丸（-1）とする必要があります。これが制約です。ところが4個のスピンすべてを必ずしも独立に扱う必要はありません。4個のスピンのうち、任意の3個を自由スピン、1個を束縛スピンとします。すると、３個の自由スピンのうち１個が赤丸（+1）のとき束縛スピンは赤丸（+1）、一方で２個が赤丸（+1）のとき束縛スピンは青丸（-1）となることがわかります。自由スピンの値から自動的に束縛スピンの値が決まることになります。つまり、1個の束縛スピンを用いずに3個の自由スピンだけを用いて「3個の自由スピンのうち１個か２個を赤丸（+1）にせよ」という問題に置き換えることができます。本来4個のスピンが必要であった問題を、3個のスピンで記述できたことになります。

この考えを使い、我々は束縛スピンを用いずに、自由スピンのみを用いてもともとの組合せ最適化問題を記述できることを明らかにしました。上記のように組合せ最適化問題を自由スピンのみを用いて記述しているため、従来手法であるペナルティ法と比較して、必要なスピンの個数を削減することができます。自由スピンを変数とするイジングモデルを与えることによって、既存のイジング計算機に本手法を導入することができます。

 （３）そのために新しく開発した手法

本手法を用いて線形制約をもつ組合せ最適化問題をイジング計算機で解法することを考えます。さきほどの例では、4個のスピンのうち任意の1個を束縛スピンとしましたが、実際の線形制約の場合には、束縛スピンを任意に選択することはできません。つまり、どのスピンを束縛スピンあるいは自由スピンとして選択するかがポイントとなります。

そこで、束縛スピンを選択するための条件を理論的に明らかにしました。この条件が満たされるとき、本手法によって組合せ最適化問題の解の最適性が保たれることを理論的に証明しました。さらに本研究では、多数の線形制約をもつ組合せ最適化問題を、本手法で記述するためのアルゴリズムを提案しました。このアルゴリズムを用いることで、現実世界に現れるほぼすべての線形制約つき組合せ最適化問題に対して、本手法を適用することができます。とくに典型的な制約をもつ組合せ最適化問題に対して、具体的なイジングモデルの一般形を与えました。

（４）従来手法との比較

工場と地点が同じ個数与えられたとき、各工場を各地点に割り当てたときの地点間の輸送コストの合計を最小化する組合せ最適化問題である「二次割当問題」は、これまでイジング計算機で解法することが困難とされてきました。この二次割当問題に対して、本手法を組み込んだ場合と組み込まなかった場合（ペナルティ法）とを比較しました。その結果、必要なスピン数を削減しつつ、平均して残留エネルギー^※7を19%削減し、本手法の有効性が確認できました（図2）。

（５）研究の波及効果や社会的影響

本手法を使うことによって、必要最小限の変数の個数で組合せ最適化問題を解くことが可能になるため、イジング計算機を実利用する際に、変数の個数を削減し、また制約をもつ組合せ最適化問題を解法しやすい形式で解くことができます。本手法は既存のイジング計算機に簡単に導入することができることから、本手法を組み込んだソフトウェアの開発によって、イジング計算機で線形制約を取り扱う手法のスタンダードとなることが期待されます。

（６）今後の課題

イジング計算機は現在活発にハードウェアの性能向上が図られています。しかし、現状では利用可能なスピン数が限られているために、扱うことのできる組合せ最適化問題のサイズが限定されています。本研究は、イジング計算機が扱う問題のサイズを拡大するための有力な手法の一つですが、今後はさらに、実世界に見られる様々な問題に対し適用し、本手法の有効性を検証していく必要があります。

（７）研究者のコメント

本研究で開発した手法を使うことで、今後イジング計算機の性能がさらに改善し、新たにイジング計算機を活用できる事例が増えることを期待します。

 （８）用語解説

※1　量子アニーリング計算機

組合せ最適化問題を高速に解決すると期待される計算機。量子効果により量子重ね合わせ状態を実現させ、それを初期状態として用意し、徐々に量子効果を弱める。同時に組合せ最適化問題を表現するイジングモデルの効果を強めることにより、イジングモデルの安定状態を実現させるという機構で動作する。

※2　イジング計算機

組合せ最適化問題をイジングモデルで表現し、組合せ最適化問題を解決するマシンの総称。上記、量子アニーリング計算機はイジング計算機の一種である。

※3　組合せ最適化問題

膨大な選択肢の中から､与えられた制約を満たしつつ、関数の最小値（または最大値）をとる選択肢を求める問題の総称。制約とは守らなければならないルールをさす。

※4　線形制約

変数が満たす必要のある線形等式のこと。たとえば、図１で赤丸と青丸の個数が等しいという制約は、という線形等式で与えられる（は番目の頂点が赤色、は番目の頂点が青色に対応する）。

※5　グラフ分割問題

与えられたグラフの頂点集合を２個の部分集合に分割する問題。それぞれの部分集合に含まれる頂点の個数を等しくするという制約の下、異なる部分集合の間を繋ぐ辺の数を最小にする組合せ最適化問題。

※6　ペナルティ法

制約つき最適化問題を制約なし最適化問題に変換する一つの方法。

※7　残留エネルギー

イジング計算機で組合せ最適化問題を解いた際に得られた解の精度を評価する指標の一つ。得られた解の目的関数の値と真の最適解の目的関数の値の差で与えられ、値が小さいほど解の精度が良いことを表す。

 （９）論文情報

雑誌名：IEEE Transactions on Computers
論文名：Spin-variable reduction method for handling linear equality constraints in Ising machines
執筆者名（所属機関名）：Tatsuhiko Shirai（早稲田大学）, Nozomu Togawa（早稲田大学）
※　所属は論文投稿時
掲載日（現地時間）：2023年1月24日
掲載URL：https://ieeexplore.ieee.org/document/10025381
DOI：https://doi.org/10.1109/TC.2023.3239539

（10）研究助成（外部資金による助成を受けた研究実施の場合）

研究費名・研究課題名：科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ「地理空間情報を自在に操るイジング計算機の新展開」（JPMJCR19K4）
研究代表者名：戸川望（早稲田大学・教授）
早稲田大学における研究代表者名：理工学術院　教授　戸川望

研究費名・研究課題名：基盤研究(C)「量子古典ハイブリッド計算技術による物質シミュレーション高速化手法の研究」
研究代表者名：田中宗（慶應義塾大学・准教授）
早稲田大学における研究代表者名：理工学術院　講師　白井達彦

演題：RNAとタンパク質を介した細胞内複合体の探索に向けた技術開発とその応用

日時：2023年３月25日(土) 10:00 – 11:30

会場：zoomによるオンライン講演会

講師：千原　康太郎（国立感染症研究所　治療薬・ワクチン開発研究センター第十室・研究員）

対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方

事前申込先：　[email protected]　（先進理工学部　生命医科学科　教授　常田）まで

「お名前」「所属」「メールアドレス」「講演会参加の目的」を明記下さい。

早稲田大学の学生の場合は、学籍番号もご記入ください。

申し込みいただいた方に、zoomアドレスをお送りします。

主催：早稲田大学 先進理工学部　生命医科学科

問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課

TEL：03-5286-3000

最大性能の巨大負熱膨張物質

材料組織観察の結果を用いた物質設計

【要点】

最大の体積減少を示す負熱膨張物質を開発

コヒーレント放射光と電子顕微鏡による材料組織観察に基づいて物質を設計

光通信や半導体分野で利用される熱膨張抑制材としての活用を期待

【概要】

東京工業大学 科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所の西久保匠、酒井雄樹両特定助教（神奈川県立産業技術総合研究所常勤研究員）、東正樹教授、量子科学技術研究開発機構の綿貫徹放射光科学研究センター長、大阪公立大学の森茂生教授らの研究グループは、昇温することでこれまでで最大の9.3％の体積収縮を示す巨大負熱膨張（用語1）物質Pb_0.8Bi_0.1Sr_0.1VO₃を開発した。

負熱膨張物質は、光通信や半導体製造装置などの構造材で、精密な位置決めを妨げる熱膨張を相殺（キャンセル）できる。体積の大きい低温相と小さい高温相が空間的に混在しながら共存する様子を初めて観測し、その結果に基づいて体積収縮を最大化する化学組成を決定した。

研究成果は1月18日に米国化学会誌｢Chemistry of Materials｣のオンライン版に掲載された。

研究グループには、東京工業大学の今井孝大学院生（研究当時）、高輝度光科学研究センターの水牧仁一朗主幹研究員、河口彰吾主幹研究員、量子科学技術研究開発機構の押目典宏研究員、島田歩派遣職員、菅原健人技術員、大和田謙二グループリーダー、町田晃彦上席研究員、東レリサーチセンターの久留島康輔研究員、早稲田大学の溝川貴司教授が参画した。

研究の背景

物質の多くは、温度が上昇すると、熱膨張によって長さや体積が増大する。日常生活においては熱膨張の体積変化の影響は大きくないが、光通信や半導体製造など、精密な位置決めや部材の寸法管理が要求される局面では、このわずかな熱膨張が機能や精度低下につながる問題になる。例えばLSIでは、Siチップと基板、充填剤の熱膨張の違いが信頼性の低下につながる。そこで、温度が上昇すると収縮するという、“負の熱膨張”を持つ物質によって、構造材の熱膨張を相殺（キャンセル）することが試みられている。

これまで最大の体積収縮を示す物質は、同グループが見つけたペロブスカイト構造（用語2）の鉛（Pb）、ビスマス（Bi）、バナジウム（V）、酸素（O）からなる酸化物Pb_0.8Bi_0.2VO₃で、400 Kから800 Kの昇温で7.9％の体積収縮が観測されていた。ベースとなる物質のPbVO₃は代表的な強誘電体（用語3）であるPbTiO₃と同じ極性（用語4）の正方晶構造を持ち、室温で圧力を加えると10.6％の体積減少を伴って非極性の立方晶相へ転移するが、常圧下で昇温すると分解してしまい、負熱膨張は示さない。PbをBiで置換すると、常圧での昇温によって立方晶相へ転移する負熱膨張を示すようになるが、Pb_0.8Bi_0.2VO₃の低温正方晶相の体積がPbVO₃より小さいため、温度上昇による体積収縮は10.6％ではなく、7.9％に減少してしまう。体積の大きな低温正方晶相と体積の小さな高温立方晶相が相分率を変えながら共存するため、平均の体積は連続的に減少する。これら２相が作る材料組織を最適化することで負熱膨張が起こる温度範囲を制御できると期待されるが、2相がどのように空間的に分布しているかはこれまで不明であった。

研究成果

今回の研究では、PbVO₃のPbをBiではなくストロンチウム（Sr）で置換すると、正方晶の体積が減少しないまま立方晶相と2相共存するようになること、また、温度を変えても2相共存状態が変化せず、正方晶や立方晶単相に変化しないため、安定に取り出せることを見いだした。そこでPb_0.82Sr_0.18VO₃に対して走査透過電子顕微鏡（用語5）観察を行い、正方晶と立方晶の接合界面を原子スケールで観察することに成功した。さらに、大型放射光施設SPring-8（用語6）のビームラインBL22XUでブラッグコヒーレントX線回折イメージング（用語7）と呼ばれる観察を行い、1つの結晶粒の中の正方晶相、立方晶相の空間的な分布を明らかにした（図1）。

また、立方晶を出現させる効果を持つSrに加えて、温度変化による相変化を促す効果を持つBiでもPbを置換することで、PbVO­₃が本来持つ大きな体積変化を保ったままで負熱膨張を起こすことに成功し、SPring-8のビームラインBL02B2での放射光Ｘ線回折実験（用語8）で調べた微視的な格子定数（用語9）の変化から、Pb_0.8Bi_0.1Sr_0.1VO₃では低温正方晶相と高温立方晶相の体積差が11.1%もあり、450 Kから700 Kへの昇温で 9.3％もの体積収縮を示すことを確認した（図2）。この値はこれまでで最大であり、Smartecの商品名で市販されているマンガン窒化物負熱膨張材料の1.4%や、BNFOの商品名を持つBiNi_0.85Fe_0.15O₃の2.4%と比べて巨大である。

社会的インパクト

負熱膨張材料は、半導体や精密加工で問題になる熱膨張を解決できるとして、大きな注目を集めている。今回の成果はこれまでで最大の体積収縮を示す材料を発見しただけでなく、材料組織の観測手法を確立した点で、今後の材料開発に大きく貢献すると期待される。

 今後の展開

今回開発したPb_0.8Bi_0.1Sr_0.1VO₃は、9.3％も体積が収縮する巨大な負熱膨張を示すが、温度履歴（用語10）が大きいという問題を持つ。こうした問題は正方晶相、立方晶相が共存する材料組織を最適化することで解決できると考えられるため、ブラッグコヒーレントX線回折イメージングによる組織観察で、昇降温を繰り返すことによる組織の変化を明らかにし、温度履歴の低減につなげたい。

付記

本研究の一部は、神奈川県立産業技術総合研究所・有望シーズ展開事業｢次世代機能性酸化物材料プロジェクト｣（リーダー：東正樹 東京工業大学 教授）、日本学術振興会・科学研究費補助金・基盤研究S｢革新的負熱膨張材料を用いた熱膨張制御｣（代表：東正樹 東京工業大学 教授）、特別推進研究「光と物質の一体的量子動力学が生み出す新しい光誘起協同現象物質開拓への挑戦」（代表：腰原伸也 東京工業大学 教授）、科学技術振興機構（JST） 戦略的創造研究推進事業CREST「非晶質前駆体を用いた高機能性ペロブスカイト関連化合物の開発」（代表：東正樹 東京工業大学 教授）の助成を受けて行った。

【用語説明】

(1) 負熱膨張：

通常の物質は温めると体積や長さが増大する、正の熱膨張を示す。しかし、一部の物質は温めることで可逆的に収縮する。こうした性質を負熱膨張と呼び、ゼロ熱膨張材料を開発する上で重要である。

(2) ペロブスカイト構造：

一般式ABO₃で表される元素組成を持つ、金属酸化物の代表的な結晶構造。

(3) 強誘電体：

誘電体（絶縁体）の一種で、外部電場がなくとも電気分極の方向が揃っており、また、外部電場によってその方向を変化できる物質。

(4) 極性：

結晶構造中の陽イオン、陰イオンの変位のため、正の電荷と負の電荷の重心が一致せず、電気分極を持つこと。

(5) 走査透過電子顕微鏡：

電子顕微鏡の一種。1ナノメートル（1億分の1センチメートル）程度まで細く絞った電子線を試料上で走査し、試料により透過散乱された電子線の強度で試料中の原子を直接観察する。

(6) 大型放射光施設SPring-8：

兵庫県の播磨科学公園都市にある、世界最高性能の放射光を生み出す理化学研究所の施設で、利用者支援等は高輝度光科学研究センター（JASRI）が行っている。SPring-8の名前はSuper Photon ring-8 GeV（ギガ電子ボルト）に由来する。放射光とは、電子を光とほぼ等しい速度まで加速し、電磁石によって進行方向を曲げた時に発生する、指向性が高く強力な電磁波のこと。SPring-8では、この放射光を用いて、ナノテクノロジーやバイオテクノロジー、産業利用まで幅広い研究が行われている。

(7) ブラッグコヒーレントX線回折イメージング：

数十ナノメートル～数マイクロメートルサイズの結晶粒子一粒を３次元可視化する計測技術。コヒーレントX線を利用したイメージング（コヒーレントX線回折イメージング）の一種で、結晶特有のブラッグ回折を利用する。原子の並び方に敏感であり、密度差として区別が難しい結晶内部の歪分布や相共存状態などを精度よく調べることが可能。今回は量研機構の専用装置を用いた。

(8) 放射光X線回折実験：

物質の構造を調べる方法。放射光X線を試料に照射し、回折強度を調べることで結晶構造（原子の並び方や原子間の距離）を決定する。

(9) 格子定数：

結晶構造中の原子の繰り返し周期の長さ。

(10) 温度履歴：

昇温時の体積収縮と降温時の膨張が起こる温度が一致しないこと。

【論文情報】

掲載誌： Chemistry of Materials
論文タイトル：Polar-Nonpolar Transition Type Negative Thermal Expansion with 11.1% Volume Shrinkage by Design
著者：Takumi Nishikubo, Takashi Imai, Yuki Sakai, Masaichiro Mizumaki, Shogo Kawaguchi, Norihiro Oshime, Ayumu Shimada, Kento Sugawara, Kenji Ohwada, Akihiko Machida, Tetsu Watanuki, Kosuke Kurushima, Shigeo Mori, Takashi Mizokawa and Masaki Azuma
DOI：10.1021/acs.chemmater.2c02304

*English version follows Japanese

3/17に配布します。感染拡大防止のため時間を分割しますので、指定の時間帯および教室でお受け取りください。開始直後は混みあいますので、滞留が生じないよう分散して来場するようご配慮ください。

• 【重要】学生定期健康診断のお知らせもご確認ください。

※共同大学院他大学（東京女子医科大学・東京農工大学・東京都市大学）本属学生の方は、専攻の指示に従ってお受け取りください。

※急な体調不良などによる欠席の連絡は不要です。3/17に来られない場合は、4/3の同時間帯・会場で実施する2回目にお受け取りください（3/18～4/2の期間はお渡しできません。学生定期健康診断受診前にお受け取りください）。2回とも参加できない場合は、4/4以降、51号館1階教学支援課カウンターにてお受け取りください（事務所が混雑する時間帯はお渡しに時間を要する場合がありますので、極力、所定の日時にお受け取りください。また、郵送はいたしかねます）。

※学生証をまだ受け取っていない方は、教学支援課カウンターで学生証を受け取ってから、裏面シールをお受け取りください（学生証の郵送はいたしかねます）。

※住所変更が生じている方は、以下の手順でご対応ください。
(1)MyWasedaから住所変更を申請(Support Anywhere「各種申請・変更手続き」)
(2)学生証裏面シールを受け取り
(3)51号館1階教学支援課カウンターにて裏面シールを交換

※基幹 学系II 4年次以上で、2023年度IPS（北九州キャンパス）の研究室に在籍し、大学の本人登録住所変更の上、北九州キャンパスで研究に従事される方は、3/23（木）までに以下のお手続きを行うことで、4/3（月）以降北九州キャンパス情報生産システム研究科事務所開室時間内（月～金10：00－16：00）に窓口で新住所反映済の裏面シールの受け取りが可能です。
(1)MyWasedaから住所変更を申請する。
(2)お問い合わせフォームから北九州キャンパスでの受け取り希望の旨、連絡をする。

※西早稲田キャンパス正門は4/3以降工事に伴い閉鎖します。

配付スケジュール・場所一覧

※過去に転部・転科・転Majorされた方は、転部・転科・転Majorした年が入学年となります。
　例：2022年4月に転部された方　→　2022年度入学者の教室

大学院　科目等履修生

10:00～16:00　53-403教室 　※卓越PG在籍者は除く

New backside sticker for AY 2023 of your Student ID card

New backside sticker for your student ID card will be distributed on March 17, within the period designated for each school/major. Below schedule is arranged for the infection prevention, thus your cooperation to be at your designated period would be highly appreciated.

*For those who transferred school, departments or majors in the past, the year of admission counts as the year of transfered.
Example: Student who transferred in April 2022 → Classroom for Enlleees of 2022.

*It is not necessary to inform us of absences due to sudden illness or other reasons. In case March 17 is not convenient for you, please pick it up on April 3. The venue and the time frame for each school/major remain the same as March 17. (You cannot receive new backside sticker from March 18 to April 2. Please pick it up before taking Student Regular Health Check-up.) If you are unable to attend both sessions, please pick up it after April 4  at “Academic and Student Affairs Section at the Center for Science and Engineering” at the grand floor of the Bldg. 51, Nishi-Waseda Campus (ONLY receive it at counter, no postal service).

*If you have not received your student ID card yet, please pick it up at “Academic and Student Affairs Section at the Center for Science and Engineering” at the grand floor of the Bldg. 51, Nishi-Waseda Campus before you receive your backside sticker (ONLY receive it at counter, no postal service).

*If you have changed your address, please follow the steps below:
(1) Request a change of address via MyWaseda.( 01_Application and Procedures for Changing Information – Support Anywhere (waseda.jp))
(2) Receive your new backside sticker（at each session at the list below）.
(3) Exchange the sticker at “Academic and Student Affairs Section at the Center for Science and Engineering” at the grand floor of the Bldg. 51, Nishi-Waseda Campus.

*Main gate of Nishi-waseda campus will be closed due to construction after April 3, 2023.

[Undergraduate]Enrollees of 2022

#401 of Bldg.53

12:00-14:00 Math/CSCE Major
14:00-16:00 ME Major

#403 of Bldg.53

10:00-12:00 CE Major
14:00-16:00 Phys/Chem/Bio Major

[Undergraduate]Enrollees of 2021

#303 of Bldg.53

10:00-12:00 School of Fundamental Science and Engineering
12:00-14:00 School of Creative Science and Engineering
14:00-16:00 School of Advanced Science and Engineering

[Undergraduate]Enrollees of 2020 (or before)

#203 of Bldg.53

10:00-12:00 School of Fundamental Science and Engineering
12:00-14:00 School of Creative Science and Engineering
14:00-16:00 School of Advanced Science and Engineering

For All Graduate Students (Regular students)

#B03 of Bldg.53

10:00-12:00　Graduate School of Fundamental Science and Engineering
12:00-14:00　Graduate School of Creative Science and Engineering
14:00-16:00　Graduate School of Advanced Science and Engineering (*Please follow the instruction from the department if there is any.)

For Graduate Students (Research students)

#403 of Bldg.53

10:00-16:00

For All Exchange Students

#403 of Bldg.53

10:00-16:00

*English version follows Japanese / Major所属の方は下段の英語版案内をご覧ください。

4/1に学生証を配布します（感染拡大防止のため、配付時間を分割しております。）。学生証の受け取りは本人に限り、郵送はいたしかねます。学部生は「受験票」、大学院生・科目等履修生・交流学生は「公的身分証明書（運転免許証、パスポート、在留カード）」を必ず持参のうえ、指定の場所・時間帯にお受け取りください。また、開始直後は混みあいますので、滞留が生じないよう分散しての来場にご協力ください。

※定期券は、学生証受け取り後、購入可能です。届出住所の変更を要する場合は、MyWasedaを経由しての届出が承認された後、裏面シールの再発行が必要です（Support Anywhere「各種申請・変更手続き」）。
※急な体調不良などによる欠席の連絡は不要です。やむを得ない事情により受け取れなかった場合に限り、4/3以降、西早稲田キャンパス51号館1階理工学統合事務所教学支援課カウンターにてお渡しします（4/2は、受け取れません）。学部生は「受験票」、大学院生・科目等履修生・交流学生は「公的身分証明書（運転免許証、パスポート、在留カード）」を持参のうえ、事務取扱時間内にお受け取りください（事務所が混雑する時間帯はお渡しに時間を要する場合がありますので、極力、所定の日時にお受け取りください）。
※共同大学院の他大学（東京女子医科大学・東京農工大学・東京都市大学）本属学生の方は、早稲田大学学生証およびWaseda IDを専攻の指示にしたがってお受け取りください。

学部生（正規生）

※Major所属の方は下段の英語版案内をご覧ください

学部　科目等履修生・交流学生・
学士・３年次編入・再入学・転部・転科・転Major

大学院生（正規生）

Receiving your Student ID card

You can receive your student ID card at the following time and date.
Please make sure to bring your ID.

Upon your receipt, you need to double check if all the information (name, date of birth, registered address) is correct. Besides, if any changes to your address or telephone number in Japan occur after enrollment, update your information through My Waseda (“menu”>“profile”). Once you have updated your information, please drop by “the Academic and Student Affair’s Section at the Center for Science and Engineering” and receive a new backside sticker to put on your Student ID card.

Note: Please make sure you bring your photo ID on the day.
A photo ID is preferred, but if you don’t have one, an ID without a photo is acceptable.
<Examples>

・No one else can pick up your student card.
・Please wear a mask on the date.

Undergraduate Students (Regular students & Exchange students)

Date and Time: April 1, 2023 (Sat) 10:00-14:00
Place: Room 104, Bldg. 56, Nishi-Waseda Campus.

Graduate Students (Research students & Exchange students)

Date and Time: April 1, 2023 (Sat) 10:00-14:00
Place: Room 104, Bldg. 56, Nishi-Waseda Campus.

Graduate Students (Regular students)

Date: April 1, 2023 (Sat)
Time and Place: Please refer to the following table.

Undergraduate/Graduate
Re-admission Students,
School/Department/Major transfer Students

Date and Time: April 1, 2023 (Sat) 10:00-14:00
Place: Room 104, Bldg. 56, Nishi-Waseda Campus.

Notice all students

• If you cannot come to pick up your student ID card on that day, no need to contact the office. Please come to the “Academic and Student Affair’s Section” at the Center for Science and Engineering at the grand floor of the Bldg. 51 at your convenience time after April 3 (Office hours: 10:00~13:00, 14:00~16:00 weekdays only).
  *You cannot receive your Student ID card on 4/2 as the office closed.
• If you are living overseas, you can pick it up after entering Japan.

早大理工、2024年度から導入

全国の高等専門学校生を対象とする新たな編入学制度（指定校推薦）を開始

早稲田大学（東京都新宿区、総長：田中愛治、以下、早大）は、早大理工系の三学部（基幹理工学部・創造理工学部・先進理工学部、以下、早大理工）にて、工学系の学科・コースを有する全国の高等専門学校（以下、高専）に在籍する専門学校生を対象とした新たな編入学試験制度（指定校推薦、以下、新入試制度）を、2024年度より導入いたします。

【新入試制度概要】

制度名称：高等専門学校対象編入学試験（指定校推薦型）
実施学部：基幹理工学部、創造理工学部、先進理工学部
入学時期：2024年4月1日
試験方式：学校推薦型選抜（指定校推薦型入試）
編入年次：２年次または３年次（学科によって異なります）【下表参照】。
募集人員：各学科 若干名
募集学科：

推薦依頼指定校：早大内部基準に従って、学部ごとに毎年選出します。
推薦依頼時期：2023年1月中旬
※選考日程、出願可能な早大理工の学部・学科等の情報は、対象となる推薦依頼指定校に個別に伝達しています。

１．新入試制度導入の背景

早大は、創立150周年である2032年を見据えた中長期計画「Waseda Vision150」を策定し、その教旨で謳われている「学問を活用」する力を備えた「模範国民の造就」を一層進めるべく、教育研究の改革を進めています。早大の教旨における「模範国民」とは、地域や国内というローカルな場から、アジアや世界というグローバルな場に渡る様々なレベルにおいて、複雑化する現代の課題解決に挑む、叡智・志・実行力を兼ね備えた人材を指します。

早大が建学以来取り組んできたこのような人材育成をさらに加速するためには、高い志を持った優秀な学生を募集していく必要があります。新型コロナウイルスや地球温暖化など、明確な答えのない問題への対応が一層求められている現在、変化に対して受け身ではなく、主体的に関わりながら自ら問題を解決できる人材を育成するためには、多様なバックグラウンドを持つ入学者の選抜を実施することが必須と考えています。

早大は入試改革を「Waseda Vision150」における13の核心戦略のトップに据え、真に求める人材に入学してもらうべく検討と実践を継続的に推進しています。

２．新入試制度の目的

早大理工では、入試改革の具現化の一環として、新入試制度を導入することとしました。目的は以下の通りです。

• 高等学校普通科出身の学生等とは異なる経験・技能を有する高専生を幅広く受け入れることによって、学生間の交流による相乗効果を高めていきます。
• 早大の教育・研究リソースによって、理工系の専門家を志向する高専生が持つ潜在能力や将来の可能性を開花させていきます。
• 高度な人材を輩出している高専と信頼関係を構築することによって、高専における早大理工の存在感を高めていきます。

３．新入試制度の目標

早大理工は、新入試制度の導入によって毎年一定数の高専生を幅広く受け入れることを目指しています。これによって成し遂げたい目標は以下の通りです。

• 全国に設置されている高専に指定校枠を幅広く設け、首都東京の新宿にキャンパスが位置し、ダイバーシティに富み、奨学金制度や学生寮が充実する早大理工で学ぶ意欲を抱く優秀な学生を推薦していただくことで、入学者の出身地域の多様性の確保を目指していきます。
• 大学編入を希望している高専生にとって、早大理工への編入が自身の未来を拓く魅力的な選択肢として位置付けられることを目指していきます。
• 編入生の受け入れを出発点として、高専の教員との交流に発展させ、強い連携体制の構築を目指していきます。

４．２年次編入について

早大理工が実施している教育の全体的な特徴は、大学院への進学を前提とした高度な専門教育を入学後比較的早い段階から実施していることにあります。また、早大理工の各学科では、標準的な専門科目に加えて他大学の理工系学科では設置されていない学科独自の専門科目を、所属学生の専門性を高めるために多数用意しています。

新入試制度を設けるにあたり、早大理工は、上述した専門教育の特徴、受入学科の学問分野、受入学科と高専学科のカリキュラムの連続性を考慮したり、高専生が編入前に高専で取得した単位を、早大入学後の学部卒業単位としての認定を積極的に精査したりするなど、各学科のカリキュラムに合わせて編入した高専生の育成を第一に制度設計を行いました。そのため、編入学は３年次からが一般的ですが、新入試制度では導入する９学科のうち7学科で「２年次編入」としました。

５．出願資格

在籍学校長が人物、学業ともに優れていると認めるもので、以下、a ～ e のすべてを満たす者。

a. 推薦依頼のあった高等専門学校の学科・コースに在籍し、2024年3月に高等専門学校(本科)を卒業見込の者。
b. 推薦を依頼する早大理工の学部・学科への入学を第一志望とする者。
c. 入学後の勉学に関して明確な志向と意欲を持ち、それにふさわしい能力を備えた者。
d. 出願開始日から起算して、過去2年以内に受験したTOEFL-iBT（TOEFL-ITPは不可）、
IELTS（Academic Module）、TOEIC（IP、Speaking & Writingは不可）の内いずれかのスコアを出願期間内に提出可能な者。
e. 学業成績において、次の基準を満たす者。
① 4年次の学年の学科現員に対する学業成績の席次が、上位10％以内の者
② 席次を定めない高等専門学校では、在籍学校長が①と同等と認めて推薦する者

以上

Introduction​

Faculty of Science and Engineering, WASEDA UNIVERSITY (Video)		Nishi-Waseda Campus (4K Drone View)
VR Campus Tour – Nishi-Waseda Campus

Research

Education

Campus Life

Nishiwaseda Campus

Topics

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Mock Lecture

Major in Physics “Introduction to Cosmic Rays and the CALET Space Mission		Major in Chemistry “Sustainable Chemistry for Humanity”

Research​​

Waseda Researcher – Yasuhiro Hayashi		Waseda Researcher – Yasushi Sekine
Waseda Researcher – Suguru Noda		Waseda Researcher – Michiaki Hamada
Waseda Researcher – Takao Aoki
Yamaguchi Lab – Department of Applied Chemistry		Hayashi Lab – Department of Electrical Engineering and Bioscience

Mock Lecture

Department of Civil and Environmental Engineering “Tsunamis and Storm Surges: Introduction to Coastal Disasters”		Major in Civil and Environmental Engineering “Disaster prevention & mitigation for sustainable society”

Research

Waseda Researcher – Chiharu Tokoro		Waseda Researcher – Hiroyasu Iwata
Shibayama Lab – Department of Civil and Environmental Engineering		Takizawa Lab – Department of Modern Mechanical Engineering

Mock Lecture

Major in Mathematics “Mathematics in Action”		Major in Computer Science and Communications Engineering “A mini- introduction to information theory: What is the weight of information?”

Research

Waseda Researcher – Toshiyasu Matsushima and Manabu Kobayashi, Center for Data Science		Waseda Researcher – Tetsuya Ogata
Waseda Researcher – Katsumi Watanabe		Waseda Researcher – Hironori Washizaki
Shimizu Lab – Department of Computer Science and Engineering		Hashida Lab – Department of Intermedia Art and Science

Researchers successfully record the phase distribution of electrons, unveiling the detailed structure of its complex wavefunction

The structure, dynamics, and functions of materials are predominantly determined by their constituent electrons. Owing to their quantum nature, electrons have “wave”-like characteristics. However, measuring the phase of an electron and its complex electron wavefunction is challenging. Using state-of-the-art attosecond technology, researchers at Waseda University and National Research Council of Canada have now successfully recorded the phase distribution of electrons ejected from a neon atom, allowing a complete, detailed visualization of the complex electron wavefunction.

The early 20^th century saw the advent of quantum mechanics to describe the properties of small particles, such as electrons or atoms. Schrödinger’s equation in quantum mechanics can successfully predict the electronic structure of atoms or molecules. However, the “duality” of matter, referring to the dual “particle” and “wave” nature of electrons, remained a controversial issue. Physicists use a complex wavefunction to represent the wave nature of an electron. “Complex” numbers are those that have both “real” and “imaginary” parts—the ratio of which is referred to as the “phase”. However, all directly measurable quantities must be “real”. This leads to the following challenge: when the electron hits a detector, the “complex” phase information of the wavefunction disappears, leaving only the square of the amplitude of the wavefunction (a “real” value) to be recorded. This means that electrons are detected only as particles, which makes it difficult to explain their dual properties in atoms.

The ensuing century witnessed a new, evolving era of physics, namely, attosecond physics. The attosecond is a very short time scale, a billionth of a billionth of a second. “Attosecond physics opens a way to measure the phase of electrons. Achieving attosecond time-resolution, electron dynamics can be observed while freezing molecular motion,” explains Professor Hiromichi Niikura from the Department of Applied Physics, Waseda University, Japan, who, along with Professor D. M. Villeneuve—a principal research scientist at the Joint Attosecond Science Laboratory, National Research Council, and adjunct professor at University of Ottawa—pioneered the field of attosecond physics. Niikura and Villeneuve had previously developed a breakthrough method, attosecond re-collision, and also demonstrated the imaging of a molecular orbital or electron wavefunction in a molecule.

In a recent study published in Volume 106 Issue 6 (2022; page 063513) of Physical Review A on 23 December, 2022, these researchers employed another approach involving attosecond physics, using an attosecond laser pulse, or high-harmonic generation, to visualize a complex wavefunction. The attosecond laser pulse consists of coherent light with a wavelength much shorter than ultra-violet, referred to as extreme ultra-violet (EUV) light. When this pulse irradiates a gas, an electron is ejected. This process is referred to as photoionization. The attosecond pulse consists of a set of “harmonics” or different colors of light. By controlling the generation of the attosecond pulse, the researchers isolated two photoionization pathways—one consisting of a particular harmonic, and the other consisting of another harmonic along with an infrared pulse—to ionize neon. The electron wavefunctions produced by both pathways can interfere with each other. The interference pattern varies with the attosecond delay between the harmonics and the IR pulses. The team determined the phase and amplitude distributions of the photoelectron from the interference pattern and visualized its complex wavefunction. As the energy resolution is smaller than the bandwidth of the attosecond pulses, the researchers were successful in visualizing the detailed wavefunction structure. Furthermore, the researchers developed a method of disentangling the measured wavefunction into wavefunctions that are produced by individual ionization pathways.

Now that the researchers have successfully visualized the complex wavefunction of an electron—something that cannot be seen through conventional photoelectron spectroscopy—there’s so much more they can achieve! Niikura says, “Nowadays, photoelectron spectroscopy using EUV and X-ray has become a basic tool for investigating structures and dynamics of materials. The present method will provide a way to elucidate the quantum properties of electrons.” Visualizing the complete, detailed, complex electron wavefunction will be of significant impact in the fields of nanotechnology, chemistry, and molecular biology.

Reference

Authors: Takashi Nakajima¹, Tasuku Shinoda¹, D. M. Villeneuve² and Hiromichi Niikura¹
Title of original paper: High-resolution attosecond imaging of an atomic electron wavefunction in momentum space
Journal: Physical Review A
DOI: 10.1103/PhysRevA.106.063513
Latest Article Publication Date: 23 December, 2022
Affiliations: ¹Department of Applied Physics, Waseda University, Japan
²Joint Attosecond Science Laboratory, National Research Council and University of Ottawa, Ontario, Canada

Image

Image title: Visualizing complex photoelectron wavefunctions using attosecond imaging technology
Image caption: Researchers measure the phase and amplitude of the complex electron wavefunctions (a,b), represented by color (or hue) for phase and brightness (or value) for amplitude (plotted in logarithmic scale), in the hue-saturation-value (HSV) color map, as shown in (c).
Image credits: Hiromichi Niikura from Waseda University
License type: Original content

About Professor Hiromichi Niikura from Waseda University

Hiromichi Niikura is a Professor at the Department of Applied Physics, Waseda University. He obtained his bachelors from Kyoto Institute of Technology, masters from Graduate School of Kyoto Institute of Technology, and Ph.D. from Graduate University for Advanced Studies, Institute for Molecular Science, Japan. His research focuses on atomic, molecular, and optical (AMO) physics. He has worked at National Research Council of Canada (2000-2009), where he conducted a pioneering work in attosecond physics, a new emerging field. Niikura was awarded the prestigious Japan Society for Promotion of Science (JSPS) award in 2012. Professor Niikura can be contacted at [email protected].