16/01/23 12:10:48.29 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
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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。
（以下略）