（工事中）バトルしようぜ！～凝縮物性論争まとめ～（仮）

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バトルしようぜ！

  • 水素化物高圧超伝導はほんとに超伝導か？ってハーシュ氏が言ってる

　現状、最も高い超伝導転移温度が実現しているのは水素化物（H3SやLaH10など）で、超高圧（100GPa~200GPa）環境において、Tc=200K-300K弱程度の超伝導が発現する[1]。
この現象に対して論争、というよりJ.Hirschらによるイチャ・・・批判が存在する。
「高圧下において、本当にゼロ抵抗とマイスナー効果が観測されているといえるのか？」
というのが、Hirschらによる批判の中心的な論点である。測定結果の解釈と解析方法に問題があるのではないかと熱心な批判が加えられている[2]。
　この批判に対して、世界の中心的な凝縮物性研究者達が連名で、
「高圧水素化物の超伝導現象は実際に超伝導である」
というコメント論文を出す事態になっている[3]。
　実際のところ、Hirschらが批判の対象としている高圧下のゼロ抵抗測定や磁化率測定を超えて、最近のNV中心磁力計を利用したマイスナー効果測定[4]や、トンネル分光測定による超伝導ギャップ測定の実現[5]などにより、高圧水素化物超伝導の実現は十中八九正しいと考えられる。
　一方で話をややこしくしているのは、Hirschらの批判が一部正しく、初期の水素化物超伝導における高圧下磁化率測定の解析に課題があり、訂正論文が出版される事態になった[6]ことである。
　ある分野の測定は、他分野の研究者からはブラックボックスな部分があり、どのような実験・解析が行われているか不明なところがある。そうした曖昧さが許容されない時代を感じる。
　今後もHirschらによる批判と、高圧下の超伝導状態測定手法の進化の競争が楽しみ論争でもある。
[1]Drozdov, A., Eremets, M., Troyan, I. et al. Conventional superconductivity at 203 kelvin at high pressures in the sulfur hydride system. Nature 525, 73–76 (2015).
[2]J E Hirsch, Are hydrides under high-pressure–high-temperature superconductors?, National Science Review, Volume 11, Issue 7, July 2024, nwad174
[3]Boebinger, G.S., Chubukov, A.V., Fisher, I.R. et al. Hydride superconductivity is here to stay. Nat Rev Phys 7, 2–3 (2025).
[4]Bhattacharyya, P., Chen, W., Huang, X. et al. Imaging the Meissner effect in hydride superconductors using quantum sensors. Nature 627, 73–79 (2024).
[5]Du, F., Drozdov, A.P., Minkov, V.S. et al. Superconducting gap of H3S measured by tunnelling spectroscopy. Nature (2025).
[6]Hirsch, J.E. On the Author Correction to “Magnetic field screening in hydride superconductors”. Nat Commun 15, 8144 (2024).

Hirsch博士の批判論文がすごい！

  • メゾスコピック系のマヨラナ励起は本物か？
マイクロソフトはマヨラナの夢を見るか～固体中におけるマヨラナ粒子観測論争について～
マイクロソフトのマヨラナチップ実現前提のNature論文
Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices
  • α-RuCl3の磁場誘起量子スピン液体相の熱ホール効果は量子化するか？
α-RuCl3の量子化熱ホール効果、見えるのか見えないのか論争
超高品質RuCl3でも量子化熱ホール効果はみえる。磁場範囲は狭くなるが説明はつく。
Magnetothermal transport in ultraclean single crystals of Kitaev magnet α-RuCl_3
FIB加工して熱ホール効果測定すると、カイラルフェルミオンエッジの寄与が抽出できる
Evidence of chiral fermion edge modes through geometric engineering of thermal Hall in α-RuCl3
UT高木先生の最終講義によると、他カゴメ物質でも非マヨラナ量子化熱ホール効果が見える
  • 量子スピン液体の遍歴スピノン励起は熱伝導で測定できているか？
有機物量子スピン液体の熱伝導論争の流れを振り返る

●量子スピン液体候補物質の熱伝導度の残留成分の有無のまとめ（ぶひん調べ）
Quantu spin liquid candidatesResultsGroupReference
EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2
Non-zeroKyotoScience 328, 1246 (2010)
Non-zeroISSPPhys. Rev. B 101, 140407(R) (2020)
Non-zeroISSPScientific Reports 12, 9187 (2022)
ZeroFudanPhys. Rev. Lett. 123, 247204 (2019)
ZeroSherbrookePhys. Rev. X 9, 041051 (2019)
ZeroOsakaPhys. Rev. B 105, 245133 (2022)
κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3ZeroISSPNature Phys 5, 44–47 (2009)
κ-H3(Cat-EDT-TTF)2Non-zeroISSPNat Commun 8, 1821 (2017).
1T-TaS2
Non-zeroKyotoPhys. Rev. Research 2, 013099 (2020)
ZeroFudanPhys. Rev. B 96, 081111(R) (2017)
Na2BaCo(PO4)2
Non-zeroUSTCNat Commun 11, 4216 (2020)
ZeroFudanarXiv:2206.08866
Na2Co2TeO6Non-zeroUSTCPhys. Rev. B 107, 184423 (2023)
YbMgGaO4
ZeroFudanPhys. Rev. Lett. 117, 267202 (2016)
Non-zeroUSTCNat Commun 12, 4949 (2021)
Ca10Cr7O28ZeroFudanPhys. Rev. B 97, 104413 (2018)
KBaYb(BO3)2ZeroFudanPhys. Rev. B 103, 104412 (2021)
BaCo2(AsO4)2Non-zero (under magn. Field)FudanarXiv:2212.07322v1
ZnCu3(OH)6Cl2
ZeroFudanPhysical Review Letters 127, 267202 (2021)
ZeroSherbrookePhys. Rev. B 107, 054434 (2023)
ZeroKyotoPhys. Rev. B 106, 174406 (2022)
NaYbSe2ZeroFudanThe Innovation 4, 100459 (2023)
YCu3(OH)6.5Br2.5ZeroBergische Universita¨t WuppertalPhys. Rev. B 106, L220406 (2022)
Pr2Ga2BeO7Non-zeroAnhuiarXiv:2405.13628
Ba4Nb1-xRu3+xO12Non-zeroUniversity of Colorado at BoulderPhysical Review Letters 132, 226503 (2024)
PbCuTe2O6Non-zeroBergische Universit¨at WuppertalPhys. Rev. Lett. 131, 256701 (2023)
  • 創発インダクタンス現象は本物か？
創発インダクタンス現象の発見
Emergent electromagnetic induction in a helical-spin magnet
理研の十倉氏とロームの中原氏が語り合う
創発インダクタンスはジュール加熱由来ではないか？
Reply to "Comment on "Reconsidering the nonlinear emergent inductance: time-varying Joule heating and its impact on the AC electrical response"" by Yokouch et al
  • ジョセフソン接合散逸量子相転移は存在するか？
ジョセフソン接合散逸量子相転移は存在しないよ
Absence of a Dissipative Quantum Phase Transition in Josephson Junctions
Absence of a dissipative quantum phase transition in Josephson junctions: Theory
ジョセフソン接合散逸量子相転移観測できたよ実験
Observation of the Schmid–Bulgadaev dissipative quantum phase transition
  • そのトポロジカルホール効果は本物か？
トポロジカルホール効果ぽいシグナルが見えてもトポロジカルスピン構造由来とは言えない
Challenges in identifying chiral spin textures via the topological Hall effect
  • RuO2はほんとに交代磁性体なのか？ていうか磁性体なの？
　交代磁性は、強磁性、反強磁性に次ぐ第三の磁性状態として話題の現象です[1]。
え？多極子と同じではないか？まあ、それは、まあ。。。
　交代磁性を示す物質としては、CrSbやMnTeなど様々な物質が提案されています。その中の１つがRuO2です。2022年に反強磁性体RuO2薄膜が異常ホール効果を示すことが報告[2]され、そのふるまいが交代磁性の予言と一致することから、俄に注目物質に踊り出ました。
　しかし、その後の研究で、
「本当にRuO2は交代磁性体なのか？というよりそもそも磁性体なのか？」
という論争が生じています。例えば、Keßlerらの研究では、バルクと薄膜のRuO2の中性子散乱、MuSR実験を行い、その基底状態が非磁性状態であることを主張しています[3]。つまり先行研究の中性子散乱で観測された反強磁性秩序は散乱回折ピークの解析ミスであると解釈しています。一方で、Seung Gyo Jeongらによる薄膜RuO2の二次高調波測定では、高温から交代磁性状態が実現していることが主張されています[4]。
　このように議論が白熱しているRuO2の交代磁性に関する研究をまとめたのが下の表です。全体的な実験報告の傾向をみると、交代磁性に肯定的な結果を主張している研究は殆どが薄膜の研究であることがわかります。一方で、薄膜でも交代磁性には否定的な論調の論文も報告されています。実験の混迷した状況に対して観測されているふるまいが交代磁性なのか、欠損由来などの別の磁性状態を観測しているのか、理論的にも意見が分かれています。
　理論も踏まえ、現状を好意的に解釈すると、
「RuO2は交代磁性と非磁性状態の境界に位置するパラメータに該当する電子状態に有り、そのサンプルに加わる歪や試料中の欠損次第でどちらも示しうる」
ということになります。つまり、各実験が歪みや欠損をコントロールした実験になっていないことが相反する結果が多数報告される問題の原因であるというのがワイの解釈です。薄膜でも作成条件でサンプルに加わる歪み・欠損は変わるでしょうし、単結晶だとしてもセッティング条件に依存した歪みが加わるのは同じです。例えるなら「今日は雨だ」というAさんと「今日は晴れだよ」というBさんがいるときに、「位置」というパラメータを制御せずに議論の矛盾に頭を抱えている可能性がある、という意味です。
　議論の決着には、サンプル・実験手法・解析手法を統制したうえで、一軸圧などで歪みも定量的にコントロールした比較実験が重要になるのではないか、というのが素人考えながら思うところです。
　交代磁性自体はホットなテーマなので、「如何にすれば、交代磁性と実証できるのか？」という論点につながるこの論争、今後も注目です。
[1]Libor Šmejkal et al., Emerging Research Landscape of Altermagnetism, Phys. Rev. X 12, 040501 – Published 8 December, 2022
[2]Feng, Z., Zhou, X., Šmejkal, L. et al. An anomalous Hall effect in altermagnetic ruthenium dioxide. Nat Electron 5, 735–743 (2022).
[3]Philipp Keßler, et al., Absence of magnetic order in RuO2: insights from μSR spectroscopy and neutron diffraction, arXiv:2405.10820
[4]Seung Gyo Jeong et al., Altermagnetic Polar Metallic phase in Ultra-Thin Epitaxially-Strained RuO2 Films, arXiv:2405.05838v1

●RuO2は交代磁性かどうか調べた研究。判定が「交代磁性」のものは肯定的、「Not交代磁性」は否定的な論調（ぶひん調べ）の論文
#区分判定サンプル形態手法/理論解釈タイトル文献参照リンク
101_実験01_交代磁性薄膜異常ホール効果An anomalous Hall effect in altermagnetic ruthenium dioxideNature Electronics volume 5, pages735–743 (2022)https://www.nature.com/articles/s41928-022-00866-z
201_実験01_交代磁性薄膜スピントルク誘起強磁性共鳴Direct and Inverse Spin Splitting Effects in Altermagnetic RuO2Advanced Science, Volume11, Issue25 July 3, 2024https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202400967
301_実験01_交代磁性薄膜スピン軌道トルクスイッチングFully Field-Free Spin-Orbit Torque Switching Induced by Spin Splitting Effect in Altermagnetic RuO2Adv Mater. 2025 Febhttps://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202416712
401_実験01_交代磁性薄膜ARPESObservation of time-reversal symmetry breaking in the band structure of altermagnetic RuO2Science Advances 31 Jan 2024 Vol 10, Issue 5https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj4883
501_実験01_交代磁性薄膜二次高調波分光Altermagnetic Polar Metallic phase in Ultra-Thin Epitaxially-Strained RuO2 FilmsarXiv:2405.05838https://arxiv.org/abs/2405.05838
601_実験01_交代磁性薄膜トンネル磁気抵抗Tunneling magnetoresistance in altermagnetic RuO2-based magnetic tunnel junctionsarXiv:2502.13599https://arxiv.org/abs/2502.13599
701_実験01_交代磁性薄膜スピンホール効果Enhanced Field-Free Perpendicular Magnetization Switching via spin splitting torque in Altermagnetic RuO2-based HeterostructuresarXiv:2501.12593https://arxiv.org/abs/2501.12593
801_実験01_交代磁性薄膜異常ホール効果Metallicity and Anomalous Hall Effect in Epitaxially-Strained, Atomically-thin RuO2 FilmsarXiv:2501.11204https://arxiv.org/abs/2501.11204
901_実験01_交代磁性単結晶ARPESObservation of Giant Spin Splitting and d-wave Spin Texture in Room Temperature Altermagnet RuO2arXiv:2402.04995https://arxiv.org/abs/2402.04995
1001_実験01_交代磁性薄膜テラヘルツ放射Inverse Altermagnetic Spin Splitting Effect-Induced Terahertz Emission in RuO2Advanced Optical Materials 11,2300177 (2023).https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202300177
1101_実験01_交代磁性薄膜スピンホール効果Unveiling the nonrelativistic spin current polarization in an altermagnetarXiv:2412.18937https://arxiv.org/abs/2412.18937
1201_実験01_交代磁性薄膜スピン分裂磁気抵抗Altermagnetic Spin-Splitting MagnetoresistancearXiv:2412.18220https://arxiv.org/abs/2412.18220
1301_実験01_交代磁性薄膜XMLDElectrical Manipulation of Spin Splitting Torque in Altermagnetic RuO2arXiv:2412.17013https://arxiv.org/abs/2412.17013
1401_実験01_交代磁性薄膜XMLDProbing the Néel order in altermagnetic RuO2 films by X-ray magnetic linear dichroismarXiv:2412.17016https://arxiv.org/abs/2412.17016
1501_実験02_NOT交代磁性単結晶MuSRNonmagnetic Ground State in RuO2 Revealed by Muon Spin RotationPhys. Rev. Lett. 132, 166702https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.166702
1601_実験02_NOT交代磁性単結晶中性子回折Absence of magnetic order in RuO2: insights from μSR spectroscopy and neutron diffractionnpj Spintronics volume 2, Article number: 50 (2024)https://www.nature.com/articles/s44306-024-00055-y
1701_実験02_NOT交代磁性単結晶MuSRAbsence of magnetic order in RuO2: insights from μSR spectroscopy and neutron diffractionnpj Spintronics volume 2, Article number: 50 (2024)https://www.nature.com/articles/s44306-024-00055-y
1801_実験02_NOT交代磁性薄膜MuSRAbsence of magnetic order in RuO2: insights from μSR spectroscopy and neutron diffractionnpj Spintronics volume 2, Article number: 50 (2024)https://www.nature.com/articles/s44306-024-00055-y
1901_実験02_NOT交代磁性薄膜スピンホール効果Robust Anisotropic Spin Hall Effect in Rutile RuO2arXiv:2503.07985https://arxiv.org/abs/2503.07985
2001_実験02_NOT交代磁性薄膜ラマン分光Effects of altermagnetic order, strain and doping on the optical and vibrational properties of RuO2arXiv:2502.08872https://arxiv.org/abs/2502.08872
2101_実験02_NOT交代磁性薄膜光学測定Effects of altermagnetic order, strain and doping on the optical and vibrational properties of RuO2arXiv:2502.08872https://arxiv.org/abs/2502.08872
2201_実験02_NOT交代磁性単結晶ARPESSpin-Degenerate Bulk Bands and Topological Surface States of RuO2arXiv:2501.10649https://arxiv.org/abs/2501.10649
2301_実験02_NOT交代磁性単結晶ARPESAbsence of Altermagnetic Spin Splitting Character in Rutile Oxide RuO2Phys. Rev. Lett. 133, 176401https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.176401
2401_実験02_NOT交代磁性薄膜ARPESAbsence of Altermagnetic Spin Splitting Character in Rutile Oxide RuO2Phys. Rev. Lett. 133, 176401https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.176401
2501_実験02_NOT交代磁性薄膜テラヘルツ放射Revisiting altermagnetism in RuO2: a study of laser-pulse induced charge dynamics by time-domain terahertz spectroscopyarXiv:2412.11240https://arxiv.org/abs/2412.11240
2601_実験02_NOT交代磁性単結晶磁場中輸送測定Universal Scaling Behavior of Transport Properties in Non-Magnetic RuO2arXiv:2412.12258https://arxiv.org/abs/2412.12258
2701_実験02_NOT交代磁性単結晶中性子回折Crystal structure and absence of magnetic order in single crystalline RuO2arXiv:2410.05850https://arxiv.org/abs/2410.05850
2801_実験02_NOT交代磁性単結晶赤外分光Fermi-liquid behavior of non-altermagnetic RuO2Phys. Rev. B 111, L041115 (2025)https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.L041115
2901_実験02_NOT交代磁性単結晶量子振動The Fermi surface of RuO2 measured by quantum oscillationsarXiv:2503.20621https://arxiv.org/abs/2503.20621
3001_実験02_NOT交代磁性薄膜スピンホール効果Interface-Generated Spin Current Induced Magnetoresistance in RuO2/Py HeterostructuresarXiv:2504.00230https://arxiv.org/abs/2504.00230
3101_実験02_NOT交代磁性単結晶磁気トルクDetermining the Nature of Magnetism in Altermagnetic Candidate RuO2arXiv:2504.21138https://arxiv.org/abs/2504.21138
3201_実験02_NOT交代磁性単結晶メスバウアー分光Constraints on magnetism and correlations in RuO2 from lattice dynamics and Mössbauer spectroscopyarXiv:2505.03250https://arxiv.org/abs/2505.03250
3301_実験02_NOT交代磁性単結晶核前方散乱Constraints on magnetism and correlations in RuO2 from lattice dynamics and Mössbauer spectroscopyarXiv:2505.03250https://arxiv.org/abs/2505.03250
3401_実験02_NOT交代磁性単結晶非弾性X線散乱Constraints on magnetism and correlations in RuO2 from lattice dynamics and Mössbauer spectroscopyarXiv:2505.03250https://arxiv.org/abs/2505.03250
3501_実験02_NOT交代磁性単結晶中性子散乱Constraints on magnetism and correlations in RuO2 from lattice dynamics and Mössbauer spectroscopyarXiv:2505.03250https://arxiv.org/abs/2505.03250
3602_理論01_交代磁性‐ランダウ‐ポメランチュク不安定性Fragile Unconventional Magnetism in RuO2 by Proximity to Landau-Pomeranchuk InstabilityarXiv:2501.13616https://arxiv.org/abs/2501.13616
3702_理論01_交代磁性‐ひずみ誘起交代磁性Confinement-induced altermangetism in RuO2 thin filmsarXiv:2412.15377https://arxiv.org/abs/2412.15377
3802_理論02_NOT交代磁性‐自発的表面磁性Symmetry-breaking induced surface magnetization in non-magnetic RuO2arXiv:2502.03751https://arxiv.org/abs/2502.03751
3902_理論02_NOT交代磁性‐欠損誘起磁性Fragility of the magnetic order in the prototypical altermagnet RuO2Phys. Rev. B 109, 134424 (2024)https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.109.134424
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まだ最小二乗法で消耗してるの？ ～Passing Bablok法について～

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【イントロ】 与えられたデータの傾向を見る、つまり回帰分析の一つとして、直線でフィッティングする方法が挙げられます。 ココで問題となるのが、「どうやって直線の傾き(と切片)を求めるか」という点です。 代表的な方法が最小二乗法です。目的の直線を $y=ax$ と仮定します。データ点$y$と求めたい直線との差の二乗を誤差として、すべての点に対する誤差の和を最小化する傾き$a$を求める方法です。 具体的には誤差の和を $E=\sum_{i=1}^{n}(y_i－ax_i)^2$ とすると、$a$について最小値が欲しいので、 $\frac{\partial E}{\partial a}=0$ となる$a$を求めれば良いです。整理すると、 $a=\frac{\sum_{i=1}^{n}(x_i－x_{average})(y_i－y_{average})}{\sum_{i=1}^{n}(x-x_{average})^2}$ となります。 　最小二乗法は直観的にもちょうどよい直線を見つけてくれそうで、最強の方法に見えます。しかし、 いくつかの課題 があります。まず一つが、外れ値に弱いという点です。えっちですね。つまり、ノイズ等の影響でデータ点の集合から大きくハズレた点が存在すると、その点に引きずられて傾き$a$が大きく変化してしまうという点です。 　また、別の問題として、最小二乗法は暗にデータが正規分布に従った誤差を持つことを仮定している点が挙げられます。今回最小化すべき誤差をデータ点と直線の差の二乗和として与えましたが、これはデータ点の周りに分散一定の誤差が正規分布している場合に導かれる最尤推定解と対応しています。詳細は PRML を参照。 さて、それではこうした最小二乗法の呪縛から解き放たれた、 回帰モデルは存在するでしょうか？そうしたモデルとしては 主成分分析 等があります 本記事では、そうした手法の中でもノンパラメトリック回帰モデルの一つである”Passing-Bablok法”について、 原論文 に従った解説とPythonでの実装に取り組みました。 【方法】 Passing-Bablok法はその名の通り、PassingとBablok(PB)により提案された、一次の比例関係を比較するノンパラメトリック回...
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