－量子計算機等の基盤となるもつれ電子対発生器の実現へ大きな一歩－
要旨

理化学研究所（理研）創発物性科学研究センター量子機能システム研究グループの樽茶清悟グループディレクター（東京大学大学院工学系研究科教授）、量子効果デバイス研究チームのラッセル・スチュワート・ディーコン研究員、大阪大学産業科学研究所の大岩顕教授、東京大学生産技術研究所の平川一彦教授らの共同研究グループ※は、超伝導体[1]中の電子対、「クーパー対[2]」を構成する2つのもつれた電子を2つの量子ドット[3]へそれぞれ分離し、その後、別の超伝導体の中で再び結合させて検出することに成功しました。このことにより、空間的に離れた2個の電子の間に非局所性[4]の量子もつれ[5]（非局所量子もつれ）が存在することを初めて確認しました。

もつれた対状態にある2つの粒子は、空間的に離れていても、1つの粒子に対する測定が、瞬時に残りの粒子に影響します。この現象は量子状態の情報を長距離伝送する量子テレポーテーション[6]の実験などで実証されています。こうした実験の鍵は、もつれた粒子対をどのように生成するかという点にあります。しかし、これまで、非局所量子もつれを固体デバイス中で実現するのは困難だとされてきました。これは、固体の中の電子は乱れた環境にあり、もつれ電子対を1つだけ生成し、それを空間分離することが難しいためです。

続きはソースで


本研究は、英国のオンライン科学雑誌『Nature Communications』（7月1日付け）に掲載されます。

http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150701_2/

掲載日：2015年3月16日
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/16/044/



　東北大学と大阪大学の研究グループは、従来の物質とは全く異なる新しい状態をもつトポロジカル絶縁体と普通の金属を接合させることによって、普通の金属にトポロジカルな性質を付与する「トポロジカル近接効果」という新しい現象を発見し、質量のない高速のディラック電子をトポロジカル絶縁体の外に取り出すことに成功したと発表した。

　同研究グループは、東北大学大学院理学研究科の佐藤宇史准教授、同原子分子材料科学高等研究機構の高橋隆教授、大阪大学産業科学研究所の小口多美夫教授、および同研究所の安藤陽一教授らが参加。同成果は、次世代省エネルギー電子機器を支えるスピントロ二クス材料技術とその産業化に大きく貢献することが期待される。

　今回の開発で、東北大学と大阪大学の共同研究グループは、2010年に同グループが発見したTlBiSe2(Tl:タリウム、Bi:ビスマス、Se:セレン)というトポロジカル絶縁体の上に、2原子層のBi超薄膜を接合し、スピン分解光電子分光という手法を用いて、ディラック錐とBi超薄膜のエネルギー状態を高精度で調べた。その結果、Bi超薄膜によってディラック錐のエネルギー状態が劇的な影響を受け、もともとトポロジカル絶縁体の表面に局在していたディラック電子がBi側に移動する「トポロジカル近接効果」が起こっていることを初めて突き止めました。

続きはソースで

<参照>
普通の金属にトポロジカルな性質を付与することに成功 | AIMR
http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/jp/news/press/2015/20150313_000544.html

Topological proximity effect in a topological insulator hybrid : Nature Communications : Nature Publishing Group
http://www.nature.com/ncomms/2015/150312/ncomms7547/full/ncomms7547.html

2015年1月9日ニュース「光からスピン流を生成する新原理発見」 | SciencePortal
http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/2015/01/20150109_01.html

東北大学 プレスリリース
http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2015/01/press20150107-01.html
日本原子力研究開発機構 プレスリリース
http://www.jaea.go.jp/02/press2014/p15010803/
科学技術振興機構 プレスリリース
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150108/


特定の金属微粒子を含む絶縁体の磁石に可視光を照射して、スピン(磁気)の流れを生成できる新しい原理を、東北大学金属材料研究所の内田健一(うちだ けんいち)准教授らが実証した。次世代のスピントロニクスや分散型発電、省エネ技術の基盤となる発見として期待される。東北大学の齊藤英治(さいとう えいじ)教授と日本原子力研究開発機構先端基礎研究センターの前川禎通(まえかわ さだみち)センター長、安立裕人(あだち ひろと)副主任研究員らとの共同研究で、1月8日付の英オンライン科学誌ネイチャーコミュニケーションズに発表した。

持続可能な社会に向けた環境、エネルギー問題への取り組みの中で、身近に存在する光、熱、振動、電磁波などをエネルギー源として利用するような、新しいエネルギー変換原理の創出が待望されている。クリーンで信頼性の高いエネルギー変換技術の候補として太陽電池や熱電素子、圧電素子などを用いた発電技術が盛んに研究されている。

研究グループは、金属微粒子への光照射で誘起される「表面プラズモン」と呼ばれる電子の集団運動を磁石の中で励起することで、絶縁体磁石に埋め込んだ金微粒子近傍に強力な電磁場を発生させ、この電磁場でスピンの運動を効果的に駆動させた。こうして、絶縁体で光のエネルギーのスピン流への変換に世界で初めて成功した。スピン流を電流に変換する技術は確立しており、光から電流を生成する新しい変換原理が創出されたことになる。

今回の実験では、絶縁体である磁性ガーネット(BiY2Fe5O12)薄膜の表面に白金(Pt)薄膜を接合した素子を使った。この素子は、磁性ガーネット層にナノ(ナノは10億分の1)メートルサイズの金(Au)微粒子を埋め込んだ構造となっている。これに分光した可視領域の単色光を照射しながら、白金層に発生する電気信号の精密測定を行った。

続きはソースで

画像
http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/150109_img1_w500.jpg
図. 表面プラズモンを用いた光-スピン変換。
(a)実験に用いた素子の模式図。可視光を照射すると、金微粒子中に励起された表面プラズモンを介して光とスピンが相互作用し、磁性ガーネットと白金の界面近傍にスピン流が生成される。このスピン流を起電力に変換して、電気信号として観測した。
(b)走査型電子顕微鏡で撮影した金微粒子。直径100nm(ナノメートル)以下の金微粒子が光アンテナとして作用する。
(c)金微粒子近傍の電磁場分布のシミュレーション結果。可視光域の波長690nm近傍の光を照射すると、表面プラズモン共鳴が生じるため、金微粒子の周りに局在した強力な電磁場が発生し(左図)、スピンの運動が励起される。表面プラズモン共鳴条件を満たさない波長500nmの光を照射した場合
には、電磁場の増強効果は起こらない(右図)。
(提供：東北大学)

東京大学の松本洋介助教らによる研究グループは、電子の形の揺らぎを媒介とした新しいタイプの超伝導を常圧下で実現できることを発見した。

これまでに発見されてきた超伝導現象は、電子の磁気的な自由度(スピン)によって引き起こされることが分かっている。
一方で、電子は形(軌道)の自由度も持っているため、これを利用した新しい超伝導現象が模索されている。

*+*+ 財経新聞 +*+*
http://www.zaikei.co.jp/article/20141212/226359.html