岡山大学が発見したトポロジカル超伝導の新現象とは

2025年8月22日、国立大学法人岡山大学の研究チームがトポロジカル超伝導体CuxBi2Se3における新しい物理現象を発見し、その成果を「Physical Review Letters」に発表しました。この発見は、次世代量子コンピューターの技術発展に向けた重要な基礎研究として注目されています。

トポロジカル超伝導体とは

トポロジカル超伝導体は、異なる特性を持つ通常の超伝導体とは一線を画します。特に、トポロジカルな性質を持つため、特異な波動関数が形成され、その結果として特有の電子状態が表面に現れます。この現象は、量子コンピューターの量子ビット（キュービット）の実現に不可欠な要素となり得ます。

新奇な物理現象の発見

同研究チームは、CuxBi2Se3のスピン三重項超伝導転移が結晶の歪みを引き起こすことを初めて明らかにしました。この観察が示すところは、銅の含有量（x）が0.4を超えると、超伝導波動関数が異なるという重要な要素です。具体的には、x<0.4の範囲において、結晶の面が歪む様子が観察されました。この変化は、量子コンピューターにおける量子ビットの安定性や効率性に影響を与える可能性があります。

研究チームの声

本研究に従事した大学院生の伊藤海飛さんと高柳颯太さんは、結晶の歪みを初めて捉えた瞬間の喜びを語っています。「一生の宝物です」と話す彼らは、科学の最前線で実感した成果の重みを感じていることでしょう。

今後の展望

本研究の成果は、量子コンピューターの材料基盤の構築に寄与することが期待されています。従来の超伝導体では実現できなかった特性が、トポロジカル超伝導体では新たな可能性を示し、未来の情報処理技術に革新をもたらすでしょう。研究は岡山大学の環境生命自然科学研究科や物質構造科学研究所を中心にすすめられ、さらなる発展が期待されます。