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マヨナラ

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1: 2016/01/23(土) 12:10:48.29 ID:CAP_USER.net
共同発表:トポロジカル絶縁体による4π周期の超伝導状態を世界で初めて観測
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20160122/index.html


ポイント
通常の基本粒子とは異なる「マヨラナ粒子」の検証には、トポロジカル絶縁体と超伝導体を接合させた試料構造を用いることが有効ですが、取り扱いが難しくほとんど研究が進んでいませんでした。
今回、トポロジカル絶縁体と超伝導体の接合を検討するなかで、エネルギーがゼロとなる状態を持つアンドレーフ束縛状態の観測に世界で初めて成功しました。
この結果は、理論予測されている「保護された超伝導状態」の生成に有望であり、マヨラナ粒子の実証へ繋がることが期待できます。
今後、マヨラナ粒子の実証実験やその制御法の開発をさらに進めることで、環境変化に対して極めて安定なトポロジカル量子コンピューターの開発へ応用が期待できます。


JST 国際科学技術共同研究推進事業(戦略的国際共同研究プログラム)の一環として、東京大学 大学院工学系研究科の樽茶 清悟 教授、理化学研究所(理研) 創発物性科学研究センターのラッセル・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、ドイツのビュルツブルグ大学のローレンス・モーレンカンプ 教授らのグループは、トポロジカル絶縁体注1)と超伝導体の接合において、エネルギーがゼロとなる状態を持つアンドレーフ束縛状態注2)を観測することに世界で初めて成功しました。
この結果は、同接合が理論的に予測されている「保護された超伝導状態注3)」の生成に有望であることを示すもので、これにより通常の基本粒子とは異なる粒子「マヨラナ粒子注4)」の検証実験が大きく進むことが期待されます。

マヨラナ粒子を用いるとエラーの影響を受けにくい量子コンピューティングの開発が可能になることから、マヨラナ粒子の検証に向けて、世界的に集中的な研究が行われています。
トポロジカル絶縁体と超伝導体の接合はその検証実験ための有力な試料構造とされていますが、ほとんど研究が進んでいません。
本成果は、電気的性質に優れたトポロジカル絶縁体であるテルル化水銀(HgTe)を用いてジョセフソン接合注5)を作り、マイクロ波を照射したときに発現する超伝導特性の量子化値注6)が通常の倍になることを観測することによって同接合がマヨラナ粒子の生成に有用な試料構造であることを示しました。

近年、周囲の環境変化によって発生するエラーの影響を受けにくい量子コンピューティングが着目されていますが、今後、マヨラナ粒子の検証実験やその制御法の開発を行うことで、環境変化に対して極めて安定なトポロジカル量子コンピューター注7)の開発への応用が期待できます。

本研究成果は、2016年1月22日(日本時間)に英国のオンライン科学誌「Nature Communications」に公開されます。

続きはソースで

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引用元: 【量子力学】トポロジカル絶縁体による4π周期の超伝導状態を世界で初めて観測 環境雑音に強い量子コンピューターへの期待膨らむ

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1: 2015/11/05(木) 12:35:00.50 ID:???.net
粒子と反粒子が同じである「マヨラナ粒子」の存在を理論的に確認―NIMS川上拓人氏ら | サイエンス - 財経新聞
http://www.zaikei.co.jp/article/20151104/276965.html
自身の反粒子に等しい奇妙なマヨラナ粒子、物質の中での確認に大きく前進 | NIMS
http://www.nims.go.jp/news/press/2015/10/201510210.html

画像
http://www.nims.go.jp/news/press/2015/10/hdfqf1000006wf3b-img/hdfqf1000006wf6q.jpg
プレスリリースの図1: トポロジカル超伝導体の量子渦に局在するマヨラナ粒子の模式図と理論計算による超伝導準粒子励起密度分布。


 物質・材料研究機構(NIMS)の川上拓人特別研究員・古月暁主任研究者のグループは、今年1月に中国の研究グループによって報告された「特殊な超伝導状態に関する実験結果」がマヨラナ粒子と呼ばれる粒子の存在証拠になっていることを理論的に示した。

 粒子と反対の電荷を持つ粒子は、反粒子と呼ばれており、その存在も実証されている。例えば、電子の反粒子として陽電子が存在する。E.マヨラナは、電荷が中性で反粒子も自身に等しい粒子(マヨラナ粒子)の存在を提案したが、こちらは提唱から80年近く経った今でも存在が確認されていない。

 一方、今年になって上海交通大学の実験グループが、従来型のs波超伝導体基盤の上に3次元トポロジカル絶縁体薄膜を成長させ、走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて、超伝導量子渦の中心部で大きなゼロエネルギー準粒子励起密度を観測している。

 本研究では、従来型s波超伝導体とトポロジカル絶縁体のヘテロ構造について、Bogoliubov-de Gennes方程式を解くことによって、準粒子励起を解析した。

続きはソースで

ダウンロード


引用元: 【素粒子物理学】粒子と反粒子が同じである「マヨラナ粒子」の存在を理論的に確認 NIMS

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