2012 Fiscal Year Annual Research Report
ヘリウム表面における新奇量子現象―マヨラナ状態の検証
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24000007
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
河野 公俊 独立行政法人理化学研究所, その他部局等, 主任研究員 (30153480)
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| Project Period (FY) |
2012-05-29 – 2017-03-31
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| Keywords | 低温物性 / 量子コンピュータ / 物性実験 / 非線形非平衡現象 / 超流動 / トポロジカル超流動 / 対称性の破れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、国際的に高く評価されている２次元電子系やイオン系を用いたヘリウム表面に特有な量子現象の研究によって、これまでに得られた知見の中で特に重要なものについて、集中的に研究を深化させることにより、これまでの研究を集大成することを目的とする。具体的には以下の項目について重点的に研究を行う。
１ 超流動ヘリウム３自由表面に存在が予言されている表面束縛状態のマヨラナ性を理想的な条件のもとで検証する。これに関連した、超流動ヘリウム３の自発的対称性の破れに起因する顕著な量子現象を探求する。
２ ヘリウム表面上２次元電子系の、表面準位間のマイクロ波励起に伴う磁気伝導度消失現象の機構解明と、ヘリウム表面上の単電子輸送を組み合わせる。これによって、表面状態の量子ダイナミクスを研究すると同時に、そこで得られた知見を量子ビット作成へと応用する。
本年度は、１については、バリウムイオンの液体ヘリウム中レーザー分光の手法を確立するために、レーザーアブレーションによる液体ヘリウム中での金属イオンの生成を試みた。また、レーザー分光の専門的知識と技量をもつ人材の探索を行い、今後の研究基盤の確立に努めた。イオンの輸送現象の研究では、超流動ヘリウム3-Aのカイラリティを初めて示す現象の検出に成功した。２については、当該テーマを担当していた研究員が前年度に転出したことを受けて、実施体制の整備に努めている。これに関連した単一電子輸送特性の解明と制御に関する研究では、予定下通りに、無冷媒希釈冷凍機の台湾交通大学への納入が完了し、測定の準備に取り掛かることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究計画を実施する上で不可欠な、実験設備および人員の採用など研究基盤の整備が順調に進展した。初年度の達成としては妥当であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究計画の基礎となる、バリウムイオンのヘリウム表面下への捕獲とそのレーザー分光をできるだけ早期に実現する必要がある。これまでのところ、液体ヘリウム中のバリウムイオンに特徴的な発光スペクトルの観測に成功していない。これを実現するために、レーザーアブレーションによって生成される電荷の表面下への電場による誘導を試みる他、バリウムイオンの生成法の確立することと、少数のバリウムイオンの検出に十分な強度をもつ励起用レーザー光源の整備を行う必要がある。
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