横浜国立大学の小坂英男教授らの研究グループは、ダイヤモンド中の窒素空孔中心にある電子や核子のスピンを量子ビットとして用い、室温の完全無磁場下で、操作エラーや環境ノイズに耐性を持ち自在に多量子操作ができる万能な量子ゲート操作に世界で初めて成功した。室温万能量子コンピューターの実現が期待される。

　量子コンピューターや量子暗号通信の実現には量子ビット（量子情報処理の基本単位）の脆弱性の克服が課題だったが、ダイヤモンド中の窒素空孔中心（NV中心：炭素原子を置換した窒素原子と、炭素原子が１つ欠損した空孔とが隣接した構造）に存在するスピン量子ビットは、操作の正確性や情報保持時間の観点で有望視されていた。

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論文情報：【Nature Communications】“Universal holonomic quantum gates over geometric spin qubits with polarised microwaves
https://www.nature.com/articles/s41467-018-05664-w

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/22239/

白石誠司 工学研究科教授、セルゲ◯・ドゥシェンコ 同博士研究員（研究当時、現：米国標準化研究所及びメリーランド大学研究員）、外園将也 同修士課程学生らの研究グループは中村浩次 三重大学准教授と共同で、金属である白金を極めて薄い膜（超薄膜）にしたとき、シリコンなどの半導体で実現されるトランジスタ特性（材料の抵抗を外部電圧で制御する特性）が現れること、さらにそれに伴って白金がスピンを電流に変換する「スピン軌道相互作用」という機能を大幅に変調・制御ことができることを世界で初めて発見しました。

　固体物理学における常識を覆す発見であり、特にエレクトロニクスやスピントロニクス分野の新しい発展に繋がる成果です。

　本研究成果は、2018年8月7日に英国の国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。

■概要
　今日の情報社会の隆盛をもたらしたトランジスタは、半導体（現在は一般的にシリコンが用いられる）中のキャリア（電子または正孔）をゲート電圧で誘起することで、抵抗の大きさを制御し、情報のオンとオフを操作します。

　しかし、金属は一般的にキャリアの数が非常に多いために、ゲート電圧によってキャリアを誘起しても、抵抗を変えることは困難でした。

　本研究グループは、まず2ナノメートルという極めて薄い白金（Pt）の膜（超薄膜）を、磁性絶縁体であるイットリウム鉄ガーネット（YIG）の上に作製しました。そして、このPt超薄膜の上にイオン液体をのせて強いゲート電圧をかけたところ、上記のような半導体で実現されるトランジスタ特性が現れることを発見しました。

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■今回の研究で用いた素子の構造図と実験の概念図
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/images/180807_1/01.jpg

http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/images/180807_1/02.jpg

京都大学
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/180807_1.html

九州大学(九大)は、同大の研究グループが、励起子生成効率100％以上を示す有機EL素子(OLED:Organic Light Emitting Diode)の開発に成功したことを発表した。

この成果は、九大最先端有機光エレクトロニクス研究センターの中野谷一准教授、永田亮工学府博士課程学生、安達千波矢センター長らによるもので、7月5日にドイツの科学雑誌「Advanced Materials」のオンライン速報版で公開された。

電子と正孔が有機分子上で電荷再結合することにより生成する”励起子”のエネルギーを発光として利用する「OLED」は、ディスプレーや照明用途としての魅力的な発光デバイスとして実用化が進んでいる。電荷再結合により生成する励起子には、"一重項励起子"と"三重項励起子"という、スピン多重度の異なる励起子が存在し、OLEDではこれらがスピン統計則により1:3の割合で生成することが知られている。すなわち、電流励起により生成するスピン多重度の異なる励起子をいかにして発光として利用するかが、OLEDの発光量子効率を向上させる鍵であり、これまでほぼ100%に達する励起子生成効率が実現され、これが理論限界値であるとされてきた。

この研究では、「OLED における励起子生成効率の理論限界を突破する」ことを研究目的とし、一重項励起子開裂(singlet fission)過程に着目した。光電変換素子と同様に一重項励起子開裂を利用することで、OLEDにおいても理論限界を超える励起子生成・利用効率が得られると期待されるが、一重項励起子開裂を利用したOLEDに関する研究例はなかった。

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https://news.mynavi.jp/article/20180711-662044/images/001l.jpg
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東京理科大学の藤原理賀助教らの研究グループは、カムチャッカ半島のトルバチク火山で発見された鉱物を実験・理論の両側面からその内部磁気状態を調べた。
この結果、同物質の低温磁気状態が、一次元的に強い量子もつれを持った「ホールデン状態」であることを発見した。

　スピン（電子の角運動量の自由度）の大きさが整数の場合の低温状態をホールデン状態と呼ぶ。
この状態では、スピン間に強い量子もつれ（状態の重ね合わせによって現れる、異なる量子間の相関効果）があり、一次元鎖の両端に位置する2つのスピンに、2量子ビット（量子計算の情報単位）に相当する自由度が現れる。

　また、この状態を積極的に活用した量子コンピュータの開発が、基礎科学・工学応用の両側面から期待されている。
一方で、ホールデン状態の再現には、整数スピンが必要であり、これを実現する元素は非常に限られているため、これまで積極的に応用への試みがなされていなかった。

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論文情報：
【Physical Review Letters】Cluster-Based Haldane State in an Edge-Shared Tetrahedral Spin-Cluster Chain: Fedotovite K2Cu3O(SO4)3
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.077201

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/19359/