福井大学,東北大学,千葉大学,東京大学,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和７年３月６日

福井大学
東北大学
千葉大学
東京大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

幻のマヨラナ粒子をスピントロニクスで捉える

～スピン流を用いて観測、実用的な量子計算の実現に期待～

ポイント

現在の量子コンピューターが直面している誤り耐性の実現という課題を、物質中に現れるマヨラナ粒子と呼ばれる特殊な粒子を用いて解決する方法が有力視されています。しかし、この粒子は電子と違って電荷を持たないため電気的操作が難しく、決定的な制御法はまだ発見されていません。

福井大学 大学院工学研究科の加藤 康之 准教授、東北大学 大学院理学研究科の那須 譲治 准教授、千葉大学 大学院理学研究院の佐藤 正寛 教授、東京大学 大学院理学系研究科の大久保 毅 特任准教授、東京大学 物性研究所の三澤 貴宏 特任准教授、東京大学 大学院工学系研究科の求 幸年 教授らのグループは、スピントロニクス分野でよく用いられる温度差によってスピンを流すスピンゼーベック効果（ＳＳＥ）と呼ばれる現象を用いて、量子スピン液体（ＱＳＬ）状態に現れるマヨラナ粒子の新しい検出手法を理論的に提案しました。この効果によって生じるスピン流の磁場・温度依存性に、マヨラナ粒子に特徴的な振る舞いが現れることを発見しました。この成果は、スピントロニクスによるマヨラナ粒子探査の可能性を示すだけでなく、スピン流によるマヨラナ粒子制御の可能性を示唆しており、実用的な量子計算の実現にも寄与すると期待されます。

この研究成果は、２０２５年３月６日（日本時間）に国際科学誌「Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｘ」に掲載されました。

本研究は、科研費（ＪＰ１９Ｈ０５８２５、ＪＰ２０Ｈ００１２２、ＪＰ２０Ｈ０１８３０、ＪＰ２０Ｈ０１８４９、ＪＰ２２Ｈ０１１７９、ＪＰ２２Ｋ０３５０９、ＪＰ２２Ｈ０４４８０、ＪＰ２２Ｈ０５１３１、ＪＰ２３Ｈ０４５７６、ＪＰ２３Ｋ２２４５０、ＪＰ２３Ｈ０３８１８、ＪＰ２４Ｋ００５６３）、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ（ＪＰＭＪＣＲ１８Ｔ２、ＪＰＭＪＣＲ２４Ｒ５）、同 共創の場形成支援プログラム（ＪＰＭＪＰＦ２２２１）、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（１２１５０６１０４６２）の助成、および東京大学 物性研究所による計算資源の助成により行われました。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Spin Seebeck Effect as a Probe for Majorana Fermions in Kitaev Spin Liquids”
ＤＯＩ：10.1103/PhysRevX.15.011050

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Spintronics Captures the Phantom Majorana Particle”

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