京都大学、东京大学和东京工业大学的联合研究小组发现,作为磁绝缘体的氯化钌的热霍尔效应具有量子力学定义的普适价值,已经超过 80自从理论预测出来之后,我们成功地证明了“Majorana fermion”。

 构成物质的质子和电子称为费米子,它们各自都有一个反粒子(例如,电子的反粒子是正电子)。另一方面,具有粒子和反粒子相同的独特性质的中性费米子被称为马约拉纳粒子,它们的存在于1937年被预测。近年来,有人指出Majorana粒子可能出现在某些超导体和磁性材料中,并在拓扑量子计算机的实现中引起了人们的关注(注)。

 在氯化钌的量子自旋液体状态下,一种具有蜂窝状平面结构的磁绝缘体(液体保持在绝对零且自旋方向不变的状态),联合研究组在改变磁性的同时加热恒温场 霍尔电导率(代表热流弯曲的量)以高精度测量。

 结果发现,在一定磁场范围内,无论磁场或温度如何,热空穴传导率都是恒定的,恰好是量子力学定义的通用值(量化值)的一半。这种现象被称为“量子霍尔效应”,由于这次是在不允许电流流动的绝缘体中发现的,所以是不带电粒子衍生的量子霍尔效应,这种粒子就是马约拉纳粒子。证实了这一点。

 这一次,获得了马约拉纳费米子存在的确切证据,也发现了量子化现象是在高温(约5开尔文)下实现的。通过开发马约拉纳粒子的控制方法,有望应用于即使在高温下也能工作的拓扑量子计算机。

注)即使连续变形也能保持的特性称为拓扑,是利用该特性保护量子信息的稳定的量子计算机。

纸张信息:[性质] Kitaev自旋液体中的Majorana量子化和半整数热量子霍尔效应

东京大学

成立于明治10年。日本历史最悠久、日本知识最前沿的大学

东京大学成立于1877年(明治10年),由东京开成学校和东京医学院合并而成。自成立以来,它作为日本领先的大学和东西方文化融合的学术中心,以世界上独特的方式发展了教育和研究。因此,在广泛的领域产生了许多人力资源,许多研究成果 […]

京都大学

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以自学为座右铭,我们将继续保持不受常识束缚的自由学术风格,培养兼具创造力和实践能力的人才。我们提供一个包容的学习空间,允许多样化和分层的选择,以便学生自己可以通过宝贵的反复试验选择一个坚实的未来。 […]

东京工业大学

不断培养有志向和日本精神的理工科人才,掌握创造时代的知识,提高他们的技能的理工科大学的顶峰

东京工业大学于 1881 年(明治 14 年)作为东京工业大学成立,当时迫切需要工业现代化。建校以来,凭借优秀的理工科人才资源,持续产生优秀的研究成果,至今仍处于日本理工科大学的前列。东京工业大学不仅需要高度的专业化,还需要文科 […]

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