８０年以上前に存在が予言された幻の「マヨラナ粒子」が実際に存在することを世界で初めて実証したと、京都大などのグループが１２日付の英科学誌ネイチャーに発表した。電気を通さない固体の中で、電子があたかもマヨラナ粒子のようにふるまう現象を観測したという。将来的には量子コンピューターなどへの応用が期待される。

マヨラナ粒子は、粒子とも反粒子とも区別のつかない「幻の粒子」と言われ、１９３７年にイタリアの物理学者、エットーレ・マヨラナが理論的に存在を予言した。電気を帯びず極めて質量の小さな素粒子「ニュートリノ」がその本命と考えられているが、証明には至っていない。一方、特殊な条件下の超電導体などでは、電子がマヨラナ粒子のようにふるまう可能性が指摘され、その決定的証拠をつかもうと各国で研究が本格化している。

笠原裕一・京大准教授（物性物理学）らは、東京工業大のチームが合成した磁性絶縁体「塩化ルテニウム」を用い、その内部を伝わる熱の流れが磁場によってどの程度曲がりやすくなるかを、磁場を変化させながら測定した。

その結果、ある範囲の磁場では、磁場や温度を変えても、曲がりやすさの値が普遍的な値の２分の１で一定になった。

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毎日新聞2018年7月12日 02時30分(最終更新 7月12日 02時38分)
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https://mainichi.jp/articles/20180712/k00/00m/040/178000c

https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00429828


(2017/5/29 05:00)

https://d1z3vv7o7vo5tt.cloudfront.net/small/article/img1_file59280fc1c04f4.jpg
明らかになった154SmFeAsO1-xDxの電子相図


東京工業大学科学技術創成研究院フロンティア材料研究所の飯村壮史助教、同大元素戦略研究センターの松石聡准教授、細野秀雄教授らは、超電導になる温度（超電導転移温度）が最高の鉄系超電導物質の新たな特徴を発見した。過剰に電子を注入すると、磁気モーメントを持つ「反強磁性相」が現れることが分かった。さらに高い転位温度を持つ鉄系超電導物質の設計に向けた指針となる。米科学アカデミー紀要電子版に掲載された。

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欧州の研究者らは今月14日、将来的に風力発電用のタービンの性能を2倍に引き上げることができる可能性がある、安価でより効率的な超電導テープ線材を開発したことを明らかにした。
欧州の超電導に関する研究プロジェクト「ユーロテープス」を統括するバルセロナ材料科学研究所のシャビエル・オブラドス氏によると、ユーロテープスは、電気抵抗がゼロで損失がほとんどない超電導のテープ線材を600メートル作ることに成功した。

オブラドルス氏はAFPに対し「この（テープの）素材、酸化銅、は糸状で、銅の100倍の電気を通す。
この素材を使えば、従来より多くの電気を通すケーブルを生産したり、より強力な磁場を発生させたりすることができる」と述べている。

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http://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/9/9/280x/img_993d7a0a09a226becf4b7f329a790e23119787.jpg
http://www.afpbb.com/articles/-/3121823

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。

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