2018年 | プレスリリース?研究成果
コバルト酸化物でスピンの量子重ね合わせ状态を创出?量子演算素子の基础となる励起子絶縁状态の実现へ?
【発表のポイント】
- コバルト酸化物の组成制御により新しいタイプの半导体を発见。
- 絶縁状态と磁気膨张の起源を、スピン状态の量子重ね合わせ机构により説明することに成功。
- この物质系を原型とした、电気を流さない省エネ型量子コンピュータの基本素子となりうる励起子絶縁状态の実现に期待。
スピン状态制御の设计図。左侧と右侧の模式図は、阴イオンが八面体配位した颁辞3+や贵别2+に発现する低スピンと高スピン状态を示す。6つのd电子が、叁重缩退したt2g轨道と二重缩退したeg轨道を异なる配置で占有している。中心の领域は、异なるスピン状态の量子重ね合わせなどの特异な状态を表す。尝补颁辞翱3への厂肠置换は、橙色の矢印のように、その制御パラメターとして働く。
【概要】
东北大学大学院理学研究科の富安启辅助教、东京理科大学理工学部の冈崎竜二准教授、茨城大学フロンティア応用原子科学研究センターの岩佐和晃教授、东北大学金属材料研究所の野岛勉准教授、高エネルギー加速器研究机构物质构造科学研究所の神山崇教授、石川喜久研究员（现：総合科学研究机构）、日本原子力研究开発机构闯-笔础搁颁センターの河村圣子研究副主干らの共同研究チームは、低温で磁石としての性质を示さないことで知られるコバルト酸化物尝补颁辞翱3の颁辞を厂肠で化学置换した新たな物质尝补颁辞1-yScyO3において、元の尝补颁辞翱3とは磁気?电気?热的性质の全く异なる絶縁状态が现れることを発见しました。また、齿线回折?中性子分光実験の结果、この絶縁状态が、电子スピン（注１）の総和が异なる2种类の原子状态（低スピンと高スピン）の量子力学的な重ね合わせにより现れるという、これまでに例のない発现机构を突き止めました。この成果は、励起子絶縁（注２）と呼ばれる歴史的に観測例の少ない量子力学的な凝縮状態の糸口をつかんだものとして、その実現だけでなく、将来的な新規量子コンピュータ素子への発展が期待されます。本研究の成果は、平成30年10月7日（中央ヨーロッパ時間）、ドイツの国際科学論文誌Advanced Quantum Technologiesに掲載され、実験データが表紙を飾りました。
【用语説明】
（注１）电子スピン
电子は电気を帯びるだけでなく、电気の云が自転することで电磁石にもなっています。この自転や磁石としての性质をスピンと呼びます。日常や产业の様々な场面で用いられる磁石の性质は、电子スピンが同方向に整列することによって生み出されています。
（注２）励起子絶縁
超伝导（电気抵抗ゼロ）状态は、二つの电子が対となって作られます。同様に、电子と正孔（电子が抜けて生まれる正电荷を持つ穴）が対になると、理论上、励起子絶縁と呼ばれる状态が出现しえます。この状态は、励起子の総电荷がゼロなので电気的絶縁体であり、抵抗ゼロの励起子超流动やその他の重要な量子効果を示す可能性があります。
问い合わせ先
＜研究に関すること＞
东北大学大学院理学研究科物理学専攻
助教 富安 启辅（とみやす けいすけ）
電話：022-795-6487、E-mail：tomiyasu*tohoku.ac.jp （*を@に置き換えてください）
＜报道に関すること＞
东北大学大学院理学研究科
特任助教 高桥 亮（たかはし りょう）
電話：022?795?5572?6708、E-mail：sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp （*を@に置き換えてください）
东北大学金属材料研究所
情报企画室広报班 冨松 美沙（とみまつ みさ）
電話: 022-215-2144 E-mail: pro-adm*imr.tohoku.ac.jp （*を@に置き換えてください）