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新たなトポロジカル超電導変換手法を発見

普通の超伝導体が、トポロジカル超電導に変化する

2020年1月10日、東北大学材料科学高等研究所、大阪大学産業科学研究所、京都産業大学、ドイツケルン大学の共同研究グループは、トポロジカル超電導体に関する発表をした。
トポロジカル絶縁体上に、普通の超伝導体のPb超薄膜を作製し接合したことにより、Pb超薄膜側にトポロジカル状態が移動し、トポロジカル超伝導体に変化したのである。

超電導近接効果が不要である

今回は、トポロジカル絶縁体であるTlBiSe2に着目し、原子ビームを用い薄膜を成長させる分子線エピタキシー法を用いた。
その結果、表面上に厚さ数ナノメートルのPb超伝導薄膜を成長させることに成功した。
これは、トポロジカル絶縁体表面の存在するディラック電子がPbとの接合によって移動することを意味しており、これまで不可欠と考えられていた超電導近接効果を不要としている。
なお、この発見は、汎用性が高く、他のさまざまな超伝導体とトポロジカル絶縁体の組み合わせにも適用ができると考えられている。

量子コンピュータの開発に役立つ

トポロジカル超伝導体は、普通の超伝導体と異なり、電荷が中性のマヨラナ粒子をまとったものである。
このマヨラナ粒子の持つ、不純物や外乱の影響を受けにくい特性を利用することで、量子コンピュータの大規模化や高密度集積化が進められるものと期待されている。
特に、超高速計算処理能力と計算途中の状態保持能力が優れているため、応用に際して重要と考えられている。
(画像はプレスリリースより)

▼外部リンク

東北大学
https://www.sci.tohoku.ac.jp/news/20200110-10610.html

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