2017 年度実施状況報告書

パラフェルミオンの電気的制御を目指した理論研究

研究課題

研究課題/領域番号	15K17432
研究機関	国立研究開発法人産業技術総合研究所
研究代表者	植田暁子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, 主任研究員 (70453537)
研究期間 (年度)	2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード	パラフェルミオン
研究実績の概要	現在、パラフェルミオンが出現するトポロジカル超伝導体において、検出方法の提案およびパラフェルミオンの制御方法を模索を行なっている。平成29年度は以下のような研究を行なった。 1. マヨラナフェルミオンやパラフェルミオンが存在するトポロジカル超伝導体に常伝導体を接合した系において、電子の伝導に関する完全計数統計を調べている。それを元にパラフェルミオンが出現する場合、常伝導体にABリングを用いた検出方法を考案ている。現在この成果は論文を準備中である。 2. パラフェルミオンを実現するのに適した具体的な物質を議論し、量子コンピュータの設計を行っている。具体的な物質としては、MoS2などの遷移金属ダイカルコゲナイド層状物質などを考えている。また、Bi2Se3などのトポロジカル絶縁体やInSb などの他の半導体を代わりに利用した場合も考えている。これらの物質に接合するs波の超伝導体にはNbを使う。また、電気二重層電極などを用いて、遷移金属ダイカルコゲナイド中の電子間相互作用を操作した場合、パラフェルミオンを制御できるかを議論している。電気二重層電極によって制御されたポテンシャルを計算するため、ポアソン方程式を取り入れた遷移金属ダイカルコゲナイドデバイスのデバイスシミュレータの開発している。現在、ドリフト拡散法とポアソン方程式を組み合わせたデバイスシミュレータの開発に成功したため論文を執筆中である。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 4: 遅れている理由平成29年度は2次元物質を用いたトポロジカル超伝導体のモデル化だけで時間を要してしまったため、具体的な物質を想定したパラフェルミオンの制御に関して研究成果の報告ができなかった。また、海外との共同研究を計画していたが、研究以外の業務のために、実行をすることができなかった。従って、予定していた共同研究を遂行することができなかった。
今後の研究の推進方策	平成29年度は、予定していた共同研究を実行できなかったため、研究をほとんど遂行することができなかった。平成30年度は29年度に遂行予定だった研究を実行したい。また、研究が遅れているため、再来年度まで研究を続けることを視野に、計画した研究目標を達成したい。
次年度使用額が生じた理由	平成29年度は、計画していた共同研究を遂行できなかったため、予算を用いることができなかった。平成30年度は共同研究計画を練り直し、研究を確実に実行したいと考えている。また、具体的な物質を想定したデバイスシミュレーションにおいては、大規模計算が必要なため、CPUの購入を予定している。