東京大学,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和６年４月１１日

東京大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

非線形トポロジカル物質の基本原理を解明

～頑健性と柔軟性を併せ持つデバイスの設計原理に向けて～

ポイント

東京大学 大学院工学系研究科 物理工学専攻の曽根 和樹 大学院生（研究当時）、江澤 雅彦 講師、吉岡 信行 助教、沙川 貴大 教授、および同大学 大学院理学系研究科 物理学専攻の蘆田 祐人 准教授らによる研究グループは、２次元的な非線形物質において新たなトポロジカル指数を導入し、それが試料端に局在するエッジ状態と対応するというバルク・エッジ対応が成り立つことを理論的に示しました。さらに非線形系に特有な現象として、非線形性の強さに依存してトポロジカル相が変化する相転移の存在を明らかにし、それが今回導入したトポロジカル指数で予言できることを示しました。従来のトポロジカル物質の研究はほとんどが線形系に限定されていたのに対して、本研究はそれを非線形系へと拡張する大きな一歩であると言えます。さらに今後、トポロジーの効果によるノイズに対する頑健性と、非線形性の効果による柔軟性を併せ持ったデバイスなどの開発につながることが期待されます。

本研究成果は、２０２４年４月１１日（英国夏時間）に「Ｎａｔｕｒｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ」に掲載されます。

本研究は、ＪＳＴ ＥＲＡＴＯ「沙川情報エネルギー変換プロジェクト」（課題番号：ＪＰＭＪＥＲ２３０２）、ＪＳＴ ＥＲＡＴＯ 特定領域調査「情報エネルギー変換」（課題番号：ＪＰＭＪＥＲ２２０４）、ＪＳＰＳ 科学研究費助成事業 新学術領域（研究領域提案型）「情報物理学でひもとく生命の秩序と設計原理」の計画研究班「情報熱力学による生体情報処理の理論研究」（課題番号：ＪＰ１９Ｈ０５７９６）、ＪＳＴ ＣＲＥＳＴ「電気回路によるトポロジカル量子計算方法の創生」（課題番号：ＪＰＭＪＣＲ２０Ｔ２）、ＪＳＰＳ 科学研究費助成事業 基盤研究（Ａ）「トポロジカルＭＥＭＳ工学の創生」（課題番号：ＪＰ２３Ｈ００１７１）、ＪＳＴ 創発的研究支援事業「量子多体物理と量子光学の融合で探る強結合開放系の物理」（課題番号：ＪＰＭＪＦＲ２２２Ｕ）、ＪＳＰＳ 科学研究費助成事業 研究活動スタート支援（課題番号：ＪＰ１９Ｋ２３４２４）、ＪＳＴ さきがけ研究「量子並列回路を用いた計算基盤の構築」（課題番号：ＪＰＭＪＰＲ２１１９）、ＪＳＴ 共創の場形成支援プログラム「量子ソフトウェアとＨＰＣ・シミュレーション技術の共創によるサスティナブルＡＩ研究拠点」（課題番号：ＪＰＭＪＰＦ２２２１）、ＪＳＴ ＣＲＥＳＴ「非古典スピン集積システム」（課題番号：ＪＰＭＪＣＲ２０Ｃ１）、ＪＳＰＳ 科学研究費助成事業若手研究（課題番号：ＪＰ２１Ｋ１３８５９）、東京大学 統合物質・情報国際卓越大学院（ＭＥＲＩＴ－ＷＩＮＧＳ）、東京大学 Ｂｅｙｏｎｄ ＡＩ研究推進機構の支援により実施されました。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Nonlinearity-induced topological phase transition characterized by the nonlinear Chern number”
ＤＯＩ：10.1038/s41567-024-02451-x

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Nonlinearity-induced topological phase transition characterized by the nonlinear Chern number”

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