相対論的電子を有する有機導体を用いた量子エンタングルメント開拓

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K18739
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分13:物性物理学およびその関連分野
• 研究機関: 東邦大学
• 研究代表者: 田嶋 尚也 東邦大学, 理学部, 教授 (40316930)
• 研究分担者: 西尾 豊 東邦大学, 理学部, 教授 (20172629) ; 森成 隆夫 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (70314284) ; 須田 理行 分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 助教 (80585159)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 有機ディラック電子系 / エンタングルメント / ランダウ準位交差 / アクシオン

研究成果の概要

量子エンタングルメントは、量子コンピューターの発展において大変重要な役割を担っている。現在、量子エンタングルメントの生成・検出技術は量子光学研究が主であるが、固体中で生成・検出することが今後期待される。本研究では、有機ディラック電子系物質で実現するランダウ準位交差近傍で量子エンタングルメントエントロピーが最大になることを理論的に実証した。一方、量子（熱）輸送現象の実験では、量子エンタングルメント生成を決定つける結果は得られなかった。しかし、低温・静磁場下（ある磁場角度）で電流や電場を印加しなくても発生する巨大な起電力を検出した。カイラル対称性の破れに伴うアクシオン生成が示唆された。

自由記述の分野

固体物性

研究成果の学術的意義や社会的意義

固体中に量子エンタングルメントの生成・検出の成功例は、Si半導体を利用した研究のみである。ランダウ準位準位交差に着目した前例はなく、本研究の成果は、固体物理学、デバイス物理学、量子情報科学などへの波及効果は非常に大きい。一方、アクシオンを固体中に生成できれば、静磁場で静電場を、静電場で静磁場を誘起でき、基礎研究のみならず低消費電力デバイス開発が期待される。アクシオンが存在する物質探索・物質創成には大きな意義がある。