末次祥大 理学研究科助教、松田祐司 同教授、今村薫平 東京大学博士課程学生、水上雄太 同助教（現：東北大学准教授）、橋本顕一郎 同准教授、芝内孝禎 同教授、那須譲治 東北大学准教授らの研究グループは、東京工業大学、韓国科学技術院と共同で、環境ノイズに非常に強いトポロジカル量子コンピューターの実現の鍵となる「マヨラナ粒子」の存在を証明する決定的な証拠を得ました。
これまで、磁性絶縁体α-搁耻颁濒3において、半整数热量子ホール効果が観测され、マヨラナ粒子が存在するという报告がなされていました。しかし、この热ホール効果は试料ごとに异なる结果を示すことや、异なる解釈を提案するグループも现れたことから大きな论争となり、别の観点から决定的な証拠を得ることが最重要课题となっていました。
今回、磁场をある特定の方向に向けるとマヨラナ粒子固有の特别な状态が実现することを明らかにしました。これは、マヨラナ粒子の存在に関する决定的な証拠といえます。さらに、磁场中でのマヨラナ粒子は、非可换エニオンという新奇な粒子を形成し得ることが分かっています。この非可换エニオンは、トポロジカル量子コンピューターを実现するうえでのワイルドカードになると期待されている粒子です。本研究成果は、このα-搁耻颁濒3がトポロジカル量子コンピューターを実现する有力候补となり得ることを示すだけでなく、物质中における非可换エニオンの理解への大きな进展が期待されます。
本研究成果は、2024年3月13日に、国際学術誌「Science Advances」にオンライン掲載されました。
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【书誌情报】
Kumpei Imamura, Shota Suetsugu, Yuta Mizukami, Yusei Yoshida, Kenichiro Hashimoto, Kenichi Ohtsuka, Yuichi Kasahara, Nobuyuki Kurita, Hidekazu Tanaka, Pureum Noh, Joji Nasu, Eun-Gook Moon, Yuji Matsuda, Takasada Shibauchi (2024). Majorana-fermion origin of the planar thermal Hall effect in the Kitaev magnet α-RuCl?. Science Advances, 10(11):eadk3539.
