東大など、「コンパス型」相互作用解明－イリジウム酸化物の磁気構造

　東京大学、理化学研究所、高輝度光科学研究センターの共同研究チームは、イリジウム酸化物では電子の微小な磁石の間でも、磁石が二つのコンパスを結ぶ方向に平行になろうとする「コンパス型」の相互作用が働いていることを明らかにした。この電子をうまく並べることによって、次世代計算機である量子コンピューターの実現が近づくという。米物理学誌フィジカル・レビュー・レターズに２７日掲載される。

　ケイ酸マグネシウムの高圧相であるポストペロブスカイト構造を持つイリジウム酸化物に着目し、大型放射光施設「スプリング８」を使ってイリジウム酸化物の磁気構造を調べた。その結果、微小な磁石の配列パターンから、磁石の間に働くコンパス型の相互作用を世界で初めて実証した。この相互作用を使えば、量子コンピューターに利用できるとされるキタエフスピン液体と呼ばれるスピン液体の実現が期待できるという。

　目に見える世界では、二つのコンパスを近づけると片側のコンパスのＮ極がもう一方のコンパスのＳ極に近づくように回転する。したがって、磁石は二つのコンパスを結ぶ方向に平行になろうとする。これはコンパス型の相互作用と呼ばれる。しかし、電子の持つ微小な磁石の世界では、磁石の方向は磁石の位置関係に依存しないことが知られていた。

日刊工業新聞/朝日新聞　2013年5月27日5時1分
http://www.asahi.com/tech_science/nikkanko/NKK201305270011.html


電子がもつ微小な磁石の間に働く新しい相互作用―量子コンピュータにも利用可能―

３．発表概要：　
電子は一つ一つが微小な磁石としての性質をもちます。例えば、物質中に無数に含まれるこの微小な磁石の向きが揃うと、物質全体が磁石としての性質を帯び、モーターやハードディスクなど様々な用途に活用することができます。私たちの目に見える世界では、二つのコンパスを近づけると、片側のコンパスのN極がもう一方のコンパスのS極に近づくように回転します。したがって、磁石は二つのコンパスを結ぶ方向に平行になろうとします。これはコンパス型の相互作用と呼ばれます。しかし、電子の持つ微小な磁石の世界では、磁石の方向は磁石の位置関係に依存しないことが知られていました。

今回、東京大学、理化学研究所、高輝度光科学研究センターの共同研究チームは、CaIrO3という物質の中では電子の微小な磁石の間でもコンパス型の相互作用が働いていることを、明らかにしました。コンパス型の相互作用が実験的に明らかになったのは、世界で初めてのことです。理論的には、コンパス型の相互作用が働く磁石を持つ電子をうまく並べることによって、量子コンピュータ（スーパーコンピュータよりはるかに処理速度の速い次世代コンピュータ）に利用可能なスピン液体が実現することが予言されており、本研究はその実現可能性を大きく広げるものです。

東京大学物性研究所　平成25年5月27日
http://www.u-tokyo.ac.jp/public/public01_250525_j.html

Resonant X-ray Diffraction Study of the Strongly Spin-Orbit-Coupled Mott Insulator CaIrO3
Kenya Ohgushi, Jun-ichi Yamaura, Hiroyuki Ohsumi, Kunihisa Sugimoto, Soshi Takeshita, Akihisa Tokuda, Hidenori Takagi, Masaki Takata, and Taka-hisa Arima
Phys. Rev. Lett. 110, 217212 (2013)
http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i21/e217212


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