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ディラック線ノードの直接観測に成功 ートポロジカル量子コンピューター基盤物質を発見ー

 東北大学大学院理学研究科の高根大地博士課程院生、木村憲彰准教授、佐藤宇史教授、同材料科学高等研究所の相馬清吾准教授、高橋隆教授、同多元物質科学研究所の組頭広志教授、および高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所の堀場弘司准教授らの研究グループは、グラフェンと同じ蜂の巣格子を持つ2ホウ化アルミニウム(AlB2)という物質が、線ノード型のディラック粒子という新しいタイプの電子状態をもつ物質であることを、放射光を用いた角度分解光電子分光実験により発見しました。このアルミニウム(Al)をマグネシウム(Mg)で置き換えた2ホウ化マグネシウム(MgB2)は39Kで超伝導を示す高温超伝導体であり、この新たに発見されたディラック粒子を超伝導化することによって、今まで極低温でしか実現されていないトポロジカル超伝導体の転移温度を一気に高温化できる可能性があります。この発見は、ノイズに強いトポロジカル量子コンピューターの開発へ新たな道を拓くものです。
 本成果は、米国物理学会誌 Physical Review B の速報注目論文 (Rapid Communication & Editors’ suggestion)に選ばれ、平成30年7月17日(米国東部時間)に、オンライン公開されました。
プレスリリース本文(PDF)

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図: 軟X線角度分解光電子分光の概念図。物質に高輝度軟X線を照射し、放出された光電子のエネルギーと運動量を精密に測定することで、物質の電子状態を決定できる。

論文情報
“Observation of a Dirac nodal line in AlB2
D. Takane, S. Souma, K. Nakayama, T. Nakamura, H. Oinuma, K. Hori, K. Horiba, H. Kumigashira, N. Kimura, T. Takahashi, and T. Sato,
Physical Review B 98, 041105(R) (2018). (Editors’ suggestion)
DOI: 10.1103/PhysRevB.98.041105

関連リンク:
ナノ機能物性化学研究分野(組頭研究室)
東北大学大学院理学研究科・理学部
東北大学材料科学高等研究所
東北大学
大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構

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