最新の研究成果

ポイント

◇独自の高度設計材料で近藤ネックレス^※1の実現に成功
◇電子スピンが創り出す量子もつれ^※2を観測
◇磁場による結合制御を解明し、スイッチング機能を発見

概要

量子物理学の重要な理論モデルである「近藤ネックレス」が、実験的に初めて現実の物質系で再現されました。このモデルは、近藤効果^※3に基づく「近藤格子^※4」を簡略化し、スピンの自由度に焦点を当てたものです。従来は理論的な議論に留まっていたこのモデルを、有機物と無機物の利点を融合させた独自のハイブリッド材料で実現しました。

掲載誌情報

【発表雑誌】Physical Review Research
【論 文 名】Realization of a spin-1/2 Kondo necklace model with magnetic field-induced coupling switch
【著　　者】Hironori Yamaguchi, Yu Tominaga, Takanori Kida, Koji Araki, Takashi Kawakami, Yoshiki Iwasaki, Kenta Kimura, and Masayuki Hagiwara

【掲載URL】https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.7.L012023

資金情報

本研究の一部は、岩谷直治記念財団、科学研究費助成事業（科研費）（23K13065、24K00575）及び東京大学物性研究所共同利用プログラムの支援の下、大阪大学大学院理学研究科附属先端強磁場科学研究センターで行われました。

用語解説

※1 近藤ネックレス：電子のスピンがネックレス状に互いに強く結びついた状態を理論的に説明する量子物理学のモデル。

※2 量子もつれ : 複数の量子が互いに絡み合い、個々の状態が独立して存在できない特別な状態。量子力学の非局所性を示す典型的な現象で、量子通信や量子暗号、量子コンピューティングにおいて、情報の伝達や処理の新しい方法を可能にする。

※3 近藤効果：金属中の伝導電子が局在スピンと相互作用することで生じる量子的な現象。金属中の磁性や電子状態に大きな影響を与える。初めて理論的に説明した近藤淳博士の名を冠して近藤効果と呼ばれている。

※4 近藤格子：局在スピンと伝導電子が相互作用することで生じる物理現象を記述する模型。伝導電子は局在スピンと磁気的に結合すると同時に、局在スピン間に働く相互作用を媒介する。

※5 有機ラジカル：不対電子を持つ有機分子。通常は高い反応性を示すが、化学的に安定化させることで有機磁性体の形成が可能になる。

※6 量子コンピューティング：従来のコンピュータの枠を超え、量子力学の特性を活用して問題を解決する技術。特に、量子ビットの重ね合わせや、もつれを用いて超高速な計算が可能となり、医薬品設計やAIの進化に革新をもたらすと期待されている。

※7 スピントロニクス：電子の磁気的な性質を担うスピン自由度を活用する新しい技術分野。エネルギー効率に優れた次世代のメモリやデバイスの実現が期待されている。

研究内容に関する問い合わせ先

大阪公立大学大学院理学研究科/量子物質開拓研究センター
准教授/所長　山口 博則（やまぐち ひろのり）
TEL：072-254-9676
E-mail：h_yamaguchi[at]omu.ac.jp

※[at]を@に変更してください。

報道に関する問い合わせ先

大阪公立大学 広報課
担当：谷
TEL：06-6967-1834
E-mail：koho-list[at]ml.omu.ac.jp

※[at]を@に変更してください。