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物理

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1: 依頼35-134@pureφ ★ 2013/06/09(日) 17:49:11.05 ID:???

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

47696d11.jpg

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http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1370766318/
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http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1369140965/
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http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1352643896/-100
【物理】「量子もつれ」制御に成功-量子コンピューターに道 東大・NTT
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1: 依頼35-135@pureφ ★ 2013/06/11(火) 22:07:48.76 ID:???

特集 量子の地平線
Qビズム 量子力学の新解釈

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http://www.scientificamerican.com/media/inline/wave-function_1.jpg
Image: Caleb Charland

 量子力学は非常に成功した理論ではあるが,奇妙なパラドックスに満ちている。量子ベイズ主義(Qビズム)という最近発展したモデルは,量子論と確率論を結びつけることで,そうしたパラドックスを解消,あるいはより小さな問題にしようとする。

Qビズムは量子的パラドックスの核心をなす「波動関数」を新たな概念でとらえ直す。一般に波動関数は粒子がある性質(例えばある特定の場所に存在すること)を示す確率を計算するために用いられるが,波動関数を実在とみなすと様々なパラドックスが生じてくる。

Qビズムによれば,波動関数は,対象の量子系がある特定の性質を示すはずだとの個人的な「信念の度合い」を観測者が割り当てるために用いる数学的な道具にすぎない。この考え方では,波動関数は世界に実在するのではなく,個人の主観的な心の状態を反映しているだけだ。

Hans Christian von Baeyer

理論素粒子物理学者で,38年間教鞭を執ったウィリアム・アンド・メアリー大学の名誉教授。アメリカ物理学会のフェローであり,6冊の一般向け科学書がある。アメリカ物理学協会のサイエンス・ライティング賞を2度受賞したほか,ウェスティングハウスAAASライティング賞,全米雑誌賞(エッセイ・批評部門)を受賞している。

 翻訳は慶応義塾大学大学院/日本学術振興会特別研究員の杉尾一さん,監修は芝浦工業大学助教の木村元氏。

H. C. フォン・ベイヤー(ウィリアム・アンド・メアリー大学)/日経サイエンス  2013年7月号
http://www.nikkei-science.com/201307_054.html

Quantum Weirdness? It’s All in Your Mind(SCIENTIFIC AMERICAN June 2013)
http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=wave-function

関連情報
量子ロシアンルーレット
榛葉豊/静岡理工科大学総合情報学部 2012年3月21日
http://www.sist.ac.jp/~shinba/quantumsuicide.pdf

関連ニュース
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http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1326681309/-100



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1: 依頼35-133@pureφ ★ 2013/06/09(日) 17:25:18.06 ID:???

超伝導体で挟んだ強磁性体中を長距離流れるスピン流の原理を発見
-発熱がなく超低消費電力で動作する次世代スピントロニクスデバイスへ道筋-
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http://www.riken.go.jp/~/media/riken/pr/press/2013/20130529_1/digest.jpg
超伝導/強磁性接合におけるクーパー対の波動関数の空間変化の概念図(左)とスピン流(実線)とジョセフソン電流(破線)の強磁性体の膜厚依存性(右)

スピンが注目されています。といってもテニスのトップスピンやフィギュアスケートのスピンではありません。電子が持っている角運動量のことで、磁気の起源でもありますが、なかなか頭の中にスッと入らず、ピンとこないですね。
厳密に言うと正確ではないですが、電子の自転をスピンと考えればどうでしょう。それは、ちょうどフィギュアスケートでいうスピンのような運動を電子がしていると想像できてピンとくると思います。ここでは、電子の自転運動をスピンと考えて下さい。

ちなみに、一定方向へ電荷が輸送されると電流になります。一方、スピンが輸送されるとスピン流となります。スピン流は電荷の流れを伴わないでスピンを輸送するために熱を発生しないという特徴があって、低消費電力で動作可能なデバイスの開発につながると期待されています。しかし、スピン流は電流とは違って、遠くまで輸送する事が難しいという問題点があります。そのために、現在、デバイス実現に向けて、スピンを効率良く遠くまで輸送(伝搬)する理論の構築や実験が活発化しています。

理研の研究チームは「どこまでスピン流を長距離輸送できるか」に挑戦しました。磁化の方向が異なる2層の強磁性体を、冷却すると電気抵抗がゼロになる超伝導体で挟んだ「強磁性ジョセフソン接合」を想定し、強磁性ジョセフソン接合の中を流れるスピン流を、数式で理論的に解き明かそうとしました。その結果、スピン流は電圧降下することなく、数十ナノメートルから数百ナノメートルにわたって強磁性体中を伝搬することが証明できました。

これまでのスピン流の伝搬距離は10ナノメートル以下でしたので、数百倍も距離が伸びたことになります。この長距離伝搬は、近接効果により強磁性体に誘起された「スピン三重項クーパー対」によって可能となったことを明らかにしました。近接効果とは、超伝導体と超伝導体にならない物質を結合すると、クーパー対が超伝導体にならない物質に侵入して、その物質が超伝導性を示すことです。

今回考案した強磁性ジョセフソン接合では、電流(今回の場合はジョセフソン電流)がゼロになるにもかかわらず、スピン流の減衰は1桁程度にとどまり、十分に観測可能な値であることも分かりました。この結果は、スピン三重項クーパー対によってスピン流と電流を分離できることを示しています。このクーパー対のスピン流と電流の分離は、物性物理学上の新しい現象であり、研究の新しいステージを提供すると期待できます。また、近接効果によって強磁性体中にスピン三重項クーパー対が誘起されることを、実験的に証明できるデバイスの作製にもつながります。

独立行政法人理化学研究所60秒でわかるプレスリリース 2013年5月29日
http://www.riken.go.jp/pr/press/2013/20130529_1/digest/
報道発表資料
http://www.riken.go.jp/pr/press/2013/20130529_1/

Long-Range Spin Current Driven by Superconducting Phase Difference in a Josephson Junction with Double Layer Ferromagnets
S. Hikino and S. Yunoki
Phys. Rev. Lett. 110, 237003 (2013)
http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i23/e237003

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http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1368927772/
【物理】超伝導転移温度の高さと電子対の強さをつなぐ法則を発見 回転する電子対による超伝導の核心部分に光明
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1369010926/-100
【物理】東北大学とNTT、磁場を使わず電子スピンの向きを任意に変える世界初の発見 画像あり
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1363682179/-100
【半導体】スピン軌道相互作用利用の超省エネ電子デバイスの実現へ新技術/北陸先端大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1354804296/-100
【化学】東北大、電子スピン永久旋回状態の電気的制御に成功 画像あり
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1347365887/-100



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1: とうやこちょうφ ★ 2013/06/08(土) 14:35:53.83 ID:???

X線による蜃気楼を初めて観測
-プラズマの密度の濃淡によるX線の屈折を利用したX線光学素子の実用化に弾み-

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【発表のポイント】
プラズマの電子密度の濃淡によるX線の屈折がもたらすX線領域の蜃気楼を初めて観測あらゆる波長のX線へ適用できるプラズマによるレンズや鏡等のX線光学素子の実用化に弾み

独立行政法人日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)の量子ビーム応用研究部門、光産業創成大学院大学、およびロシアのモスクワ州立大学、合同高温科学研究所の研究グループは、プラズマの密度の濃淡によりX線の進む方向が曲がることによってX線領域の蜃気楼が発生することを初めて観察することに成功しました。

蜃気楼現象は大気の密度の濃淡による光の屈折率の違いが、本来、直進するはずの光を曲げることで、あるはずのない場所に風景などが見える現象です。X線は透過する物質の密度が変化しても屈折率がほとんど変わらないので、可視光よりも曲がりにくい(直進性が高い)性質があり、これまで、X線領域の蜃気楼現象を地上で実現するのは難しいと考えられてきました。

本研究グループは、原子力機構が開発したX線レーザー1)を、プラズマ2)に入射し、その際のX線レーザービームの像を調べました。その結果、2つのレーザー光が重なり合ったときにのみ現れる「干渉縞」3)と呼ばれる縞模様が観測されました。
これは、本来1つであるはずのX線レーザービームが2つに見えることを意味します。この不思議な現象の原因を解明するために、プラズマを通過するX線の進み方を計算機シミュレーションにより再現することを試みました。その結果、X線レーザーがプラズマを通過する際に、その一部がプラズマの電子密度の濃淡により強い屈折を受け、あたかもその場所に新しいX線光源が存在するかのような蜃気楼が出現していること、また、その蜃気楼を光源とするX線レーザービームと、屈折を受けずにプラズマを通過した本来のX線レーザービームが重なることで、干渉縞ができることが判りました。

今回の結果は、これまで実現が難しいと思われていたX線領域の蜃気楼を初めて観測した事例になります。通常の蜃気楼における「大気」と同様の役割を、X線を曲げるほどの屈折率を持つことができるプラズマが担ったことにより実現可能になったといえます。

本研究結果は、科学的な観点からは、X線領域の新現象の発見であるとともに、X線を含めた光の進み方からプラズマや物質の密度を計測する技術につながる成果といえます。また、産業応用の観点からは、新しいX線のレンズや鏡などの「プラズマX線光学素子」の提案としても興味深い成果です。この光学素子は、原理的に、どの波長のX線にも適用可能で、しかも高強度のX線にも耐えることができるので、X線装置の設計の自由度が拡がります。このX線光学素子の実用化が進めば、X線自由電子レーザー4)
などの高強度X線用の高耐力レンズや鏡として、また、非破壊検査用X線透過装置など、既存のX線利用装置の高出力化・高効率化につながる技術として期待できます。

本研究成果は、英国のオンライン科学雑誌「Nature Communications(ネイチャーコミュニケーションズ)」に、6月4日(ロンドン時間、日本時間で6月4日夜)に掲載されます。

ソース
http://www.jaea.go.jp/02/press2013/p13060501/index.html
http://www.gpi.ac.jp/info/news/1838/?type=all (2013月06月05日)
報道資料
http://www.gpi.ac.jp/info/wp-content/uploads/2013/06/7fe5cef2241ebba9bc0400ab8bd698da.pdf
Nature Communicationsの記事
http://www.nature.com/ncomms/2013/130604/ncomms2923/full/ncomms2923.html

ご依頼いただきました。
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1366324240/163



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