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東北大・阪大・京産大・ケルン大など、普通の超伝導体をトポロジカル超伝導体に変換する手法を開発

2020/1/9 19:05
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発表日:2020年1月9日

普通の超伝導体をトポロジカル超伝導体に変換する手法を開発

-量子計算素子の物質探索に新しい道-

【発表のポイント】

●普通の超伝導体をトポロジカル超伝導体に変換する手法を開発

●超伝導近接効果を使わないトポロジカル超伝導の実現方法を提案

●トポロジカル量子計算に応用できる物質の探索に新たな方向性

【概要】

トポロジカル絶縁体(※1)の発見を契機にして、その発展物質である「トポロジカル超伝導体(※2)」が注目されています。トポロジカル超伝導体では、その表面やエッジ(端)において「マヨラナ粒子(※3)」と呼ばれる、量子コンピュータ(※4)への応用が期待される特殊な粒子が存在すると予言されています。現在、世界中でトポロジカル超伝導を実現する試みが精力的に行われていますが、未だ決定的な証拠がありません。

東北大学材料科学高等研究所の佐藤宇史教授、高橋隆客員教授、同大学院理学研究科チー・トラン博士課程大学院生、大阪大学産業科学研究所の山内邦彦助教、京都産業大学の瀬川耕司教授、ドイツケルン大学の安藤陽一教授らの研究グループは、トポロジカル絶縁体 TlBiSe2上に普通の超伝導体 Pb(鉛)の超薄膜を作製し、その電子状態を角度分解光電子分光法という手法で詳しく調べた結果、もともとTlBiSe2の表面上にあったトポロジカル状態が、接合によってPb超薄膜側に移動し、普通の超伝導体であるPbがトポロジカル超伝導体に変化していることを発見しました。

この成果は、従来試みられてきたアプローチとは全く異なる方法でトポロジカル超伝導が実現できることを初めて明らかにしたものです。今後、本研究で見出された方法に基づいてトポロジカル超伝導体の探索を進めることで、量子コンピュータに役立つ物質材料の探索・開発が大きく進展すると期待されます。

本研究成果は、英国科学誌 Nature Communicationsの2020年1月9日号で公開されます。

*以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0526458_01.pdf

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