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岡山大学、トポロジカル超伝導体の新奇な物理現象を発見

2025年8月22日、岡山大学の研究チームはトポロジカル超伝導体CuxBi2Se3が超伝導転移に伴い、結晶を歪ませる新しい物理現象を発見しました。これは次世代の量子コンピュータに向けた重要な材料基盤を構築する可能性を秘めています。

トポロジカル超伝導体とは？

トポロジカル超伝導体は、通常の超伝導体とは異なり、波動関数に「ひねり」があることが特徴です。この性質は、次世代の量子コンピューターにとって重要な役割を果たすとされます。岡山大学の研究グループは、これまでにCuxBi2Se3がスピン三重項トポロジカル超伝導体であることを発見していますが、今回の研究によってその結晶構造がどのように変化するのかを新たに明らかにしました。

超伝導転移の影響

研究によると、超伝導転移温度と銅の含有量（x）との間に明確な関係があり、x=0.4を境に超伝導波動関数が異なることが示されています。具体的には、xが0.4未満の領域で、結晶面が歪む様子がデータとして観察されました。この研究成果は国際的な物理学会誌である「Physical Review Letters」にも掲載されました。

研究グループのコメント

今回の発見について、大学院生の伊藤海飛さんと高柳颯太さんは「私たちの研究で結晶の歪みを初めて捉えた瞬間は、何ものにも代えがたい貴重な体験でした」と語ります。研究者たちは、この現象が量子ビットの作製に向けた指針となることに期待を寄せています。

研究支援と今後の展望

岡山大学の今回の研究は、科学研究費助成事業及び岡山工学振興会の支援を受けて進められました。今後、この成果をもとにさらに詳しい研究が展開されることが期待されています。岡山大学は、トポロジカル超伝導体の研究を通じて、持続可能な開発目標（SDGs）にも寄与することを目指しています。

まとめ

岡山大学の研究成果は、量子コンピュータの未来に向けて新たな材料の可能性を示す重要なステップとなります。結晶の歪みという新奇な現象が、量子ビットの作製にどのように活かされていくのか、今後の研究に注目が集まります。

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