大阪大学

東京大学大学院理学系研究科

学習院大学

科学技術振興機構（JST）

発表概要

大阪大学大学院基礎工学研究科の大学院生 高橋雅大さん、水島健准教授、藤本聡教授、東京大学大学院理学系研究科の山田昌彦特任講師、学習院大学理学部物理学科の宇田川将文教授からなる研究チームが、特殊な磁性体中に存在するマヨラナ粒子の量子もつれを利用した、量子テレポーテーション現象（図）を理論的に解明しました。

素粒子の1つとして1937年に理論提案されたマヨラナ粒子は、実験的には未発見の幻の粒子です。近年、特殊な磁性絶縁体中にマヨラナ粒子が出現する可能性が指摘され、物質中のマヨラナ粒子の探索が盛んに行われています。これまで、物質中のマヨラナ粒子は強い量子もつれ状態にあると知られていましたが、それを実験的に測定する方法は不明でした。

今回、解析的な理論計算と数値シミュレーションを組み合わせることで、物質中のマヨラナ粒子の量子もつれを介して、遠く離れた2つの電子スピンが互いに情報をやりとりする量子テレポーテーション現象が起こることを解明し、さらに特殊な顕微鏡を用いてこの現象が電気的に測定可能であることを示しました。この測定は、物質中のマヨラナ粒子の探索や、物質中のマヨラナ粒子を用いたトポロジカル量子コンピュータの実現に貢献することができます。

図： 量子テレポーテーション現象の模式図。物質中のマヨラナ粒子（黄色丸）は量子もつれ状態を形成し、電子スピン（2つの太い矢印）の量子テレポーテーション現象をもたらす。

詳しくは、大阪大学  のホームページをご覧ください。

発表雑誌

雑誌名	Physical Review Letters
論文タイトル	Nonlocal Spin Correlation as a Signature of Ising Anyons Trapped in Vacancies of the Kitaev Spin Liquid