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多バンド超伝導体において生成するトポロジカルソリトンの観測

研究課題

研究課題/領域番号 16K06275
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関東京理科大学

研究代表者

西尾 太一郎  東京理科大学, 理学部第二部物理学科, 准教授 (40370449)

研究分担者 有沢 俊一  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (00354340)
田中 康資  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (70357440)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2017年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2016年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワードトポロジカルソリトン / 多バンド超伝導体 / 量子位相 / 磁束量子 / 量子磁束 / ジョセフソン接合 / 超伝導デバイス
研究成果の概要

本研究の目的は、複数の量子位相をもつ多バンド超伝導体において、理論的に示唆されてきた新しいタイプのトポロジカルソリトンの存在を実験的に検証し、トポロジカルソリトンを新しい情報伝達手段とするための基礎研究を行うことである。初年度において、人工的な多バンド超伝導体の作製に成功し、それを基にしてソリトン発生回路の設計およびその作製を行った。次年度および最終年度において、ソリトンの直接観測および発生条件などの特定に成功し、世界に先駆けてトポロジカルソリトンの実在について報告することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によって、世界に先駆けてトポロジカルソリトンの実在について報告することができた。本研究は、物理分野の創出という意味でも学術的に大変重要な研究であると考えられる。観測に成功したトポロジカルソリトンは、量子情報伝達の手段として利用できるだけでなく、電磁場と相互作用をしないので、これを量子コンピュータなどに応用したときにデコヒーレンス問題を解決することができるなど大いなる可能性を秘めている。今後の研究の進展が待たれる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Abnormal Meissner state in a superconducting bilayer2018

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Y.、Yamamori H.、Yanagisawa T.、Nishio T.、Arisawa S.
    • 雑誌名

      Physica C: Superconductivity and its Applications

      巻: 551 ページ: 41-47

    • DOI

      10.1016/j.physc.2018.05.007

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental formation of a fractional vortex in a superconducting bi-layer2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, H. Yamamori, T. Yanagisawa, T. Nishio, S. Arisawa
    • 雑誌名

      Physica C

      巻: 548 ページ: 44-49

    • DOI

      10.1016/j.physc.2018.02.001

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An unconventional vortex state in a superconducting bilayer where one layer has a hole2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka. H. Yamamori, T. Yanagisawa, T. Nishio, S. Arisawa
    • 雑誌名

      Solid state communications

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decomposition of a unit quantum and isolation of a fractional quantum by an externally injected soliton in an ultra-thin superconducting bi-layer film2017

    • 著者名/発表者名
      Yasumoto Tanaka, Hirotake Yamamori, Takashi Yanagisawa, Shunichi Arisawa, Taichiro Nishio
    • 雑誌名

      Physica C

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Voltage-less alternating current (AC) Josephson effect in two-band superconductors2017

    • 著者名/発表者名
      Yasumoto Tanaka, Hirotake Yamamori, Takashi Yanagisawa, Taichiro Nishio, Shunichi Arisawa
    • 雑誌名

      Physica C

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] s波超伝導体を用いた分数磁束量子の生成2019

    • 著者名/発表者名
      西尾太一郎
    • 学会等名
      東大駒場物性セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 走査SQUID顕微鏡を利用した材料開発と物性評価2019

    • 著者名/発表者名
      有沢俊一、立木実、大井修一、小森和範、遠藤和弘、田中康資、山森弘毅、柳澤孝、西尾太一郎、林忠之
    • 学会等名
      NIMS先端計測シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 人工多バンド超伝導体における分数磁束量子の観測2019

    • 著者名/発表者名
      山森弘毅、田中康資、有沢俊一、西尾太一郎、柳澤孝
    • 学会等名
      応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 二重層構造をもつ超伝導薄膜における分数量子磁束の観測II2019

    • 著者名/発表者名
      西尾太一郎、佐山秀成、有沢俊一、山森弘毅、柳澤孝、田中康資
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Nucleation of Fractional Vortices in a Superconducting Bilayer2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nishio, S. Ooi, M. Tachiki, S. Arisawa ,H. Yamamori, T. Yanagisawa, Y. Tanaka
    • 学会等名
      12th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二重層構造をもつ超伝導薄膜における分数量子磁束の観測2018

    • 著者名/発表者名
      西尾太一郎, 有沢俊一, 山森弘毅, 柳澤孝, 田中康資
    • 学会等名
      2018年日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Hybrid of Single and Double-Component Superconductors2018

    • 著者名/発表者名
      Y Tanaka, H Yamamori, T Yanagisawa, T Nishio, S Ooi, M Tachiki, S Arisawa
    • 学会等名
      The 31st International Symposium on Superconductivity
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of Fractional Vortices in a Superconducting Double Layer2018

    • 著者名/発表者名
      Hidenari, Sayama, Taichiro Nishio, Shunichi Arisawa, Hirotake Yamamori, Takashi Yanagisawa, Yasumoto Tanaka
    • 学会等名
      The 31st International Symposium on Superconductivity
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二重層構造をもつ超伝導薄膜における分数量子磁束発生のシミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      西尾太一郎、椛沢憲太、有沢俊一、山森弘毅、柳澤孝、田中康資
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Partition of a quantum2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, H. Yamamori, T. Yanagisawa, T. Nishio, S. Arisawa
    • 学会等名
      TIAかけはし「分数磁束量子操作技術のための調査研究」成果検討会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantum Decomposer2018

    • 著者名/発表者名
      Y.Tanaka, H. Yamamori, T. Yanagisawa, T. Nishio, S. Arisawa
    • 学会等名
      第6回CRAVITYシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Scanning SQUID Microscopy and Materials Development2016

    • 著者名/発表者名
      S. Arisawa, K. Endo, I. Iguchi, K. Yun, T. Hatano, Y. Tanaka, T. Nishio
    • 学会等名
      ICTAM-AMF10
    • 発表場所
      インド
    • 年月日
      2016-11-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 超伝導磁束状態の物理2017

    • 著者名/発表者名
      門脇和男偏  西尾太一郎
    • 総ページ数
      674
    • 出版者
      裳華房
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 本学教員らの研究論文がダウンロード数トップに選定

    • URL

      https://www.tus.ac.jp/today/archive/20180606100.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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