2025年11月の気になった論文（暫定版）
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‐2025/11/20,21‐‐
Effect of a magnetic field up to 9 T on the temperature dependence of the pseudogap in YBaCuO films
本研究では、臨界温度Tc = 88.8 Kを有するYBa2Cu3O7–δ薄膜において、c軸方向（B || c）に印加した磁場B（最大9 T）が電気抵抗率ρ(T)、ゆらぎ伝導率（FLC）σʹ(T)、および擬ギャップΔ*(T)に及ぼす影響を詳細に解析した。従来の研究（Low Temp. Phys. 51, 1061 (2025)[Fiz. Nyzk. Temp. 51, 1180 (2025)]）では磁場をab平面方向（B || ab）に印加していたのに対し、本研究ではスピン軌道相互作用効果とゼーマン効果の両方が寄与するため、試料に対する磁場の影響がより顕著に現れることが明らかとなった。
Quantifying Twist Angles in Cuprate Heterostructures with Anisotropic Raman Signatures
人為的に設計されたねじれたファンデルワールス（vdW）ヘテロ構造は、創発量子現象や強相関電子状態の研究に新たな道を切り拓いてきた。これらの現象の多くはねじれ角に対して極めて敏感であり、この角度は意図的に調整することで層間相互作用を自在に制御することが可能である。このため、ねじれ角は重要な調整可能パラメータとして位置付けられ、デバイス作製過程における精密な制御と正確な特性評価の必要性が強調される。特に、Bi2Sr2CaCu2O8+xをベースとしたねじれ型銅酸化物ヘテロ構造においては、角度依存性を示す超伝導特性が確認されており、ねじれ角が主要な調整可能パラメータであることが実証されている。しかしながら、このねじれ界面は大気中では極めて不安定であり、電子顕微鏡や走査型プローブ技術といった従来の特性評価手法による損傷を受けやすいという課題がある。本研究では、人工的に積層したBSCCOヘテロ構造におけるねじれ角を決定するための、完全非侵襲的かつ偏光分解ラマン分光法による新たな手法を提案する。
Chiral Spin-Split Magnons in the Metallic Altermagnet CrSb
本研究では、金属的交代磁性体であるCrSbの集団的磁性について報告する。磁化率測定および偏極中性子回折実験の結果から、CrSbはネール温度T N = 733 （4）K以下において完全に補償されたイジング型交代磁性体であることが明らかとなった。
Pervasive spin-triplet superconductivity in rhombohedral graphene
通常、磁場はゼーマンエネルギーがペアリングギャップを超えると超伝導を抑制してしまう。ただし、非従来型のペアリング機構、強いスピン-軌道結合、あるいは本質的な磁性などの特殊な要因が作用する場合を除く。いくつかのグラフェン系プラットフォームではこのような抑制機構が実現されており、磁場に対して耐性を示す超伝導が観測されている。本研究では、面内磁場（B∥）によって誘起されかつ安定化された菱面体構造七層グラフェンにおける超伝導現象を報告する。この系では、超伝導が消失する臨界磁場がパウリ常磁性限界をはるかに超える値を示すことが明らかとなった。
Boltzmann-Kolmogorov equation
位相空間で定義された確率分布の時間発展を支配するコルモゴロフ方程式の特性を調査します。
Linear magneto-birefringence as a probe of altermagnetism
交代磁性体は、ネット磁化が存在しない条件下で電子バンドの非相対論的スピン分裂（NRSS）を示す一種の強磁性体である。スピン軌道結合を必要とせずに大きなスピン分極を生成可能な特性は、基礎となる秩序パラメータに直接アクセス可能なプローブ手法に対する強い関心を引き起こしている。本総説では、線形磁気複屈折（LMB）が交代磁性秩序を検出するための自然かつ広範に適用可能な手法を提供することを実証する。
Floquet Bosonic Kitaev Chain
我々は、豊富な非エルミートフロケ位相現象を効果的にホストする、周期的に駆動される（エルミート）修正ボゾンキタエフ連鎖のクラスを提案する。
Ultrafast μeV-Precision Bandgap Engineering in Low-Dimensional Topological Insulators
電子バンド構造を精密かつ超高速に制御することは、量子機能材料およびデバイスの発展における中核的な課題である。従来の手法――例えば化学ドーピング、格子歪み、あるいは外部電界ゲート制御など――は優れた安定性を示すものの、準静的な領域に限定されており、多くの多体相互作用を支配する本質的なフェムト秒～ピコ秒スケールのダイナミクスからは隔たっている。本研究では、極低温過渡反射分光法を用いることで、異方性トポロジカル絶縁体α-Bi4Br4において前例のないマイクロ電子ボルト（μeV）レベルの精度で動的バンドギャップ制御を実現した。
ほんまかいなってレベルの精度やな
Topological transition induced by selective random defects on a honeycomb lattice
選択的ランダム欠陥の導入により、ハニカムとその 1/6 欠乏構造の間を補間する格子上で電子システムのスペクトル特性とトポロジカル特性がどのように変化するかを調べます。
毘沙門亀甲格子の新作だ！
Refraction Hall Effect
我々は、完全に幾何学的効果によって駆動され、時間反転不変の材料においてホールのような応答を生成する新しいメカニズムを紹介します。
傾斜したポテンシャル界面により、電子波パケットが障壁を通過する際に屈折のような偏向を起こし、有限の横方向電流とそれに応じたホール伝導率が生じることを実証します。
Long-Range Magnetic Order in Structurally Embedded Mesospin Metamaterials
相互作用する磁性要素（磁気メタマテリアル）から構成される工学的アセンブリは、集合的な磁気秩序とダイナミクスを自在に制御する強力な手法を提供する。メソスケールで物質を構造化することにより、原子レベルの磁性と巨視的な機能性を橋渡しすることが可能となり、従来の材料では実現不可能な創発的な挙動を引き起こし得る。しかしながら、高い形態的均一性と本質的な長距離秩序を同時に備えた大面積メタマテリアルの実現は、これまで大きな課題とされてきた。これは主に、リソグラフィ製造プロセスに内在する構造的不規則性に起因するものである。本研究では、非磁性薄膜パラジウムホストマトリックス中に鉄イオンを埋め込み、メソスピンを形成することで、構造的・磁気的にコヒーレントなメタマテリアルをスケーラブルに作製する新たな手法を実証する。
Why Physics Still Matters: Improving Machine Learning Prediction of Material Properties with Phonon-Informed Datasets
機械学習（ML）手法は、第一原理計算に匹敵する精度で材料特性を予測しつつ、計算コストを大幅に削減できる強力なツールとして台頭してきた。しかしながら、MLモデルの性能は、訓練データセットの品質、規模、および多様性に極めて依存する。材料科学分野においては、特に熱励起や構造欠陥、化学的不規則性といった特徴を捉える低対称性原子配置からの学習において、この依存関係が重要となる。これらの特徴は現実の材料において普遍的に存在するものの、ほとんどのデータセットでは十分に表現されていないのが現状である。したがって、代表的な訓練データを生成するための体系的な手法が存在しないことは、エネルギー変換技術やフォトニクス分野といった技術的に重要な領域において、MLモデルの予測能力に重大な制約をもたらす可能性がある。本研究では、2種類の根本的に異なるデータセットで訓練したグラフニューラルネットワーク（GNN）モデルの有効性を評価する。一方のデータセットはランダムに生成された原子配置から構成され、他方は格子振動に基づく物理的知見に基づいたサンプリング手法を用いて構築されたものである。
Rheology of dense vibrated granular flows: non-monotonic response controlled by granular temperature
我々は、応力印加ベーンレオメータの数値シミュレーションを使用して、垂直振動を受ける高密度粒状材料のレオロジーを研究します。
Demon with dementia - the deterioration of information transcription
入門レベルの生物学において、老化現象は通常、細胞内のDNA複製過程における突然変異の結果として説明される。より抽象的な観点から考察すると、細胞の老化とは、情報転写の忠実度が徐々に低下していく現象として理解できる。細胞内プロセスは微視的かつ本質的に確率的な性質を持つため、情報転写という抽象化されたプロセスはマルコフ力学を用いて記述可能である。本研究では、2つのビットストリーム、リフトされた質量、および熱リザーバーと相互作用する自律型マクスウェルの悪魔（AMD）モデルを用いて、情報転写プロセスを記述している。
Magnetic electron-hole asymmetry in cuprates: a computational revisit
本研究では、銅酸化物超伝導体における反強磁性の電子-正孔非対称性を再検討するため、三バンド・エメリーモデルを用いた理論解析を行った。La2CuO4系に特徴的なパラメータセットを用いて、変分モンテカルロ法、決定子量子モンテカルロ法、拘束経路補助場量子モンテカルロ法、密度行列埋め込み理論、およびグッツウィルガー近似といった複数の計算手法により、ドーピング濃度の広範な範囲にわたって反強磁性応答を系統的に評価した。各種計算手法および利用可能な系サイズ・温度範囲において、ニール型反強磁性応答のみを考慮し、ストライプ状態などの他の可能性ある秩序状態を無視した場合、電子-正孔非対称性は有意に認められないことが明らかとなった。この結果は、適度な酸素サイト間斥力U pの存在下においても、またNd2CuO4系のパラメータセットにおいても頑健に成立する。さらに、ドーパント誘起による局所ポテンシャル効果を考慮すると、非本質的な非対称性の起源が明らかとなった。具体的には、電子ドープ側ではCuサイト欠陥が反強磁性秩序を増強する一方、正孔ドープ側では酸素サイト欠陥がその秩序を抑制することが示された。これらの結果は、ドーパント誘起効果が銅酸化物超伝導体の一般的な相図における電子-正孔非対称性に無視できない寄与をすることを示唆しており、銅酸化物超伝導体における競合する秩序状態を解析する際にはこれらの効果を考慮する必要があることを示している。
Characterizing entanglement at finite temperature: how does a "classical" paramagnet become a quantum spin liquid?
https://arxiv.org/abs/2511.15144
https://arxiv.org/abs/2511.15144
量子スピン液体（QSL）とは、物質の相の一種であり、その特徴は破られる対称性ではなく、系内部におけるエンタングルメントのパターンによって定義される。このエンタングルメント特性については、基底状態における議論が広く行われてきたが、有限温度においてQSLが形成されるメカニズムについては未解明の問題が残されている。本研究では、エンタングルメントの深さと空間構造の両方を特徴付ける新たな手法を提案し、この手法を用いて、広く研究されている2つのQSLモデル――キタエフ・ハニカムモデルとカゴメ格子上のスピン1/2ハイゼンベルク反強磁性体――において、温度低下に伴うエンタングルメントパターンの形成過程を詳細に解明する。
Spin-quenching in molecule-transition-metal-dichalcogenide heterostructure through inverse proximity effect
機能性ヘテロ構造は、量子フォトニクス、光電子工学、ニューロモルフィックコンピューティング、スピントロニクス、およびストレイントロニクス分野における集積回路技術の中核をなす技術である。近年、2次元磁性体と非磁性遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）を組み合わせたヘテロ構造の研究が盛んに行われている。これらの構造では、電子波動関数と正孔波動関数は2次元磁性体中に局在する一方、TMD中では非局在化する。これらを接合した場合、近接効果によって磁気中間層エキシトンが形成される可能性がある。この中間層エキシトンのエネルギーは、層内エキシトンと比較して20～30 meVの差があり、さらに2桁程度暗度が高いため、検出や機能制御が困難である。高精度なab initio多体ダイアグラム法を用いた解析により、遷移金属分子とTMDの界面において機能性を大幅に向上させ得ることを明らかにした。
Spin-lattice coupling induced chiral phonons and their signature in Raman Circular Dichroism
キタエフ物質 -RuCl3 に関する最近のラマン分光実験では、有限のラマン円二色性（RCD）が観測され、格子対称性のみからは予測されないキラルなフォノン挙動が明らかとなった。この観測結果を説明するため、我々はスピン-フォノン結合型キタエフモデルに対する図式的枠組みを構築した。本研究では、素のフォノン自体はRCDに寄与しないことを示す一方、印加磁場下におけるキラルなスピン励起連続体との結合がフォノン伝播関数を再正規化し、実偏極固有ベクトルを有限角運動量を持つ複素超重状態へと混合させることを明らかにした。
Breakdown of Quantum Chaos in the Staggered-Field XXZ Chain: Confinement and Meson Formation
分数化励起の閉じ込めは、多体スペクトルの構造を劇的に変化させる可能性がある。本研究では、不規則な磁場が印加されたギャップ付きスピン-1/2 XXZ鎖系において、この現象を詳細に調査する。この系では、反強磁性相の深部においてスピンオンがドメイン壁型「中間子」に結合する。この非可積分モデルが、異方性パラメータΔによって制御される形でヒルベルト空間の分数化と量子スカー形成の両方を示すことを明らかにする。対称性分解されたセクターにわたる厳密対角化計算により、弱い異方性Δ ∼ 1領域ではガウス-直交型（カオス的）な準位統計が、反強磁性領域Δ ≫ 1の深部では非エルゴード的振る舞いへと遷移するクロスオーバー現象が確認された。この遷移は、隣接するギャップ比を詳細に解析することで明らかになり、同時にドメイン壁数によって特徴づけられる固有状態の顕著なバンド構造が、相関関数とエンタングルメント測定値において観測された。
Experimental demonstration of non-local magic in a superconducting quantum processor
魔法状態とは、非古典的な量子リソースの一種であり、その効率的な操作は効率的かつ拡張可能な耐故障性量子コンピューティングの実現において極めて重要である。量子優位性が達成可能なのは、魔法状態と量子もつれの両方が存在する場合に限られる。特に注目すべきは非局所的魔法状態であり、これは局所的なユニタリ演算によって蒸留（あるいは消去）できないリソースの割合を指す。この特性は、量子系の複雑な振る舞いを実現する上で不可欠な要素である。本研究では、超伝導量子処理ユニット（QPU）において非局所的魔法状態の初めての実験的実証に成功した。
Origin of metal-insulator transition in rare-earth Nickelates
希土類元素を含むニッケル酸化物RNiO₃（Rは希土類元素）は、温度低下に伴い3種類の相転移を示す：擬立方晶相から単斜晶相への構造転移、金属-絶縁体転移（MIT）、および常磁性状態から秩序状態への磁気転移である。最初の2つの転移は同一温度で発生するため、これまでこのMITは格子歪みによって駆動されると考えられてきた。本研究では、MITの主要な駆動力が実際には磁気的性質に起因することを明らかにする。ただし、Niの特異なd₇配置のため、スピン配置における追加的な柔軟性も必要であり、これは対称性低下を伴う構造変形によって初めて可能となる。
Recent progress of scanning tunneling microscopy/spectroscopy study of pair density wave in superconductors
ペア密度波（PDW）とは、外部磁場が存在しない条件下において、秩序パラメータが有限の重心運動量を有する超伝導状態を指す。この状態は、均質な超伝導体における従来の並進対称性を破る特徴を示す。PDWは、磁気相互作用、強い電子-電子相関、およびこれらの競合する秩序状態との相互作用によって生じると考えられている。本総説では、走査型トンネル顕微鏡／分光法（STM/STS）を用いたPDWの検出および研究における近年の進展について概説する。
Atomic Visualization of Bulk and Surface Superconductivity in Weyl Semimetal γ-PtBi2
https://arxiv.org/abs/2511.15538
固有の表面超伝導を示すバルク超伝導体は、マヨラナ束縛状態を研究するための特異な実験プラットフォームを提供する。本研究対象である三方晶系{γ}-PtBi₂超伝導体は、表面超伝導ギャップとトポロジカル表面状態が観測されていることから、有力な候補物質として注目されている。しかしながら、バルク超伝導と表面超伝導が同時に存在する現象については未解明のままであった。本論文では、極低温走査トンネル顕微鏡/分光法を用いて、三方晶系PtBi₂におけるバルク超伝導ギャップと表面超伝導ギャップの共存状態を直接可視化することに成功した。バルクギャップは{Δ} ~ 0.053 meVであり、臨界温度（Tc）は約0.5 K、臨界磁場は0.01 T未満である。この系ではボルテックス格子と束縛状態が形成され、コヒーレンス長は約200 nmと測定された。特に注目すべきは、特定の表面領域において{Δ} ~ 0.42 meVというはるかに大きなギャップが観測された点である。このギャップはTc ~ 3 Kまで持続し、2 Tという高磁場環境下でも維持されるものの、静的なボルテックス格子は形成されないという特徴を示している。
Interplay of spin-orbit coupling and trigonal crystal field enhancessuperconductivity in LaAlO3/KTaO3 (111)
従来の超伝導体では、バルク材料の物理的特性は通常、薄膜の厚さが二次元（2D）限界に近づくにつれて劣化する傾向がある[1-4]。本研究で対象とした（111）配向のLaAlO3/KTaO3（LAO/KTO）ヘテロ構造において、界面における導電層の厚さを低減することで、超伝導転移温度Tcが著しく向上するという実験的証拠を得た。これは従来の知見とは明確に矛盾する結果である。和周波発生分光法（SFG）および超伝導上部臨界磁場測定の結果から、Tcの上昇に伴い、三方晶対称性とスピン軌道散乱の両方が増強されることが明らかとなった。
Tuning Bound States of Symmetry-Breaking Vortices via Unidirectional Charge Density Wave in a Transition-Metal Dichalcogenide Superconductor
電荷密度波（CDW）と超伝導渦糸束縛状態との相互作用は、超伝導の基礎物理学の理解および量子ナノテクノロジーの発展において極めて重要である。しかしながら、CDWを介した渦糸束縛状態の変調――これは新たな渦糸制御技術の基盤を開く現象である――はこれまで未解明のままであった。本研究では、遷移金属ダイカルコゲナイド超伝導体1T''-NbTe2において、超低温走査トンネル顕微鏡/分光法を用いて、一方向的なCDWによって変調される空間異方性を有する渦糸状態を報告する。
Identifying the structure of La3Ni2O7 in the pressurized superconducting state
高圧下における超伝導状態にあるLa3Ni2O7の正確な結晶構造については、斜方晶系と正方晶系の両方の対称性が提案されるなど、長年にわたり活発な議論が続けられてきた。本研究では、高圧ラマン分光法と第一原理計算を併用することで、32.7 GPaまでの圧力条件下におけるLa3Ni2O7の構造変化を明らかにした。その結果、明確な構造転移の順序が明らかとなった：4 GPaにおいて斜方晶系のAmam相からAmam相と正方晶系Fmmm相の混合相へ転移し、さらに14.5 GPaでは顕著なフォノン再正規化を特徴とする完全な正方晶系I4/mmm相への転移が生じることが判明した。また、バルク超伝導の出現がこのI4/mmm相への転移と完全に一致することが確認された。
Probing Local Topology in a Disordered Higher-Order Topological Insulator
高次トポロジー理論は、微細調整を超えて安定に存在し得る低次元境界状態を実現可能な点で高く評価されている。しかしながら、不規則性はトポロジカルなギャップ内状態を破壊し得る重大な障害要因となる。本研究では、不規則性を有する二次元ポラリトン格子系を対象とし、スペクトル局所化理論の枠組みを用いて、結晶構造に内在する空間対称性を基盤とした実空間トポロジカル指標を定義する。
Quantum Metamorphosis: Programmable Emergence and the Breakdown of Bulk-Edge Dichotomy in Multiscale Systems
多スケール相乗効果――系の特徴的な長さスケール・時間スケール・エネルギースケールが相互作用する現象――は、現代科学の多岐にわたる分野を統一する重要な概念として注目を集めている。モアレ材料や超モアレ材料、極低温原子系からDNAテンプレート超格子、入れ子構造を持つフォトニックネットワークに至るまで、多スケール相乗効果は単一のスケールだけでは実現不可能な新たな現象を生み出す。しかしながら、スペクトル特性・輸送現象・トポロジーを制御するために、スケール間相互作用を体系的に設計する包括的な枠組みはこれまで存在しなかった。本研究では、多スケール相乗効果を単なる副産物から、創発現象を設計するための汎用的な原理へと格上げする。具体的には、階層的に入れ子構造を持つ格子系（HNL：Hierarchically Nested Lattices）のためのスケール制御可能なフレームワークを提案し、この枠組みが量子メタモルフォーゼ（QuMorph）――無次元の調整可能パラメータ（相対的ホッピングパラメータ）によって支配される系固有の特性間の連続的な進化――を実現可能であることを明らかにする。
Spintronics in antiferromagnetic helix: A new prescription
電場を印加した際に生じるアップスピン状態とダウンスピン状態のエネルギー準位の有限な不一致により、反強磁性材料中で無偏極ビームから偏極スピン流が生成される現象は、すでに確立された事実である。本研究では、電場が存在しない条件下においてもスピン偏極状態が実現可能であることを、世界に先駆けて報告する。具体的には、各格子サイトにおける磁気モーメントの強度が不均一であるタイトバインディング型反強磁性らせん構造をモデル系として採用した。
Chemical vapor deposition growth of continuous monolayer antiferromagnetic CrOCl films
二次元磁性材料の発見は、二次元極限状態における物理現象を研究するための理想的なプラットフォームを提供した。しかしながら、本来的な二次元反強磁性材料に関する報告例は極めて少なく、その電子物性に関する体系的な研究は制限されてきた。したがって、新規な本来的二次元反強磁性材料の発見と、信頼性の高い合成手法の開発は、依然として重要な課題である。本研究では、優れた大気安定性を示すCrOCl単原子層膜およびナノシートの気相成長合成法について報告する。
Reflectivity-based refractive index measurement of van der Waals materials
本研究では、透明ファンデルワールス（vdW）材料の面内屈折率を測定するための反射率ベースの手法を提案する。この手法により、特定の屈折率スペクトル形状を仮定することなく、非透過性基板上に剥離した3×3μm2という微小サイズのフレークの特性評価が可能となる。vdWフレークは通常、機械的剥離法によって得られるが、この方法では一般に数十μm程度の横方向寸法を持つフレークが生成される。このため、大面積かつ均一な領域を必要とする従来のエリプソメトリー法を適用することは困難であった。
MiAD: Mirage Atom Diffusion for De Novo Crystal Generation
近年、拡散ベースのモデルは、安定性・独自性・新規性（S.U.N.）を兼ね備えた結晶材料の探索において顕著な性能を示している。しかし、これらのモデルの大半は、生成プロセス中に結晶内の原子数を変化させる機能を有しておらず、これがモデルのサンプリング軌跡の多様性を制限する要因となっている。本論文では、この制約の重大性を明らかにするとともに、結晶を構成する原子の状態を「存在」から「非存在」（蜃気楼状態）へ、あるいはその逆に変化させることを可能にする、簡潔でありながら強力な手法「蜃気楼注入法」を提案する。
Quantum Biology, Quantum Simulation and Quantum Coherent Devices
多くの生物は、量子力学的効果を利用することで、生物学的に明確な優位性を獲得している。植物においては、光合成が量子コヒーレンスを利用することで、エネルギー伝達効率をほぼ100%にまで高めている。実験技術の進歩に伴い、二次元電子分光法を用いることで、系内におけるコヒーレンスや結合といった動的過程を解明することが可能となり、光合成におけるエネルギー伝達機構の研究において重要な役割を果たしている。理論面では、一般化ブロッホ-レッドフィールド理論や階層的運動方程式などの手法が光合成系のモデル化に用いられている。量子シミュレーションは、高効率かつ低計算量という特徴を持つ手法として、光合成研究においても様々なプラットフォームで進展を遂げている。近年、一連の研究では、人工系に量子コヒーレンスを導入することでエネルギー伝達効率を向上させる手法が提案されており、効率的なエネルギー輸送を実現するコヒーレントデバイスの設計に向けた基礎が築かれつつある。鳥類は微弱な地磁気場とスピン依存性の化学反応を利用することで、方向感覚を感知することができる。動物のナビゲーションに関する理論的枠組みとしては、磁鉄鉱を基盤とした機構、磁気受容遺伝子、およびラジカル対機構などが提唱されている。ナビゲーションに関する量子シミュレーションもまた、複数のプラットフォームにおいて進展を見せている。動物のナビゲーションに着想を得て、多様な量子効果がセンシング技術の向上やナビゲーションタスクの支援に応用されている。本論文では、光合成における量子コヒーレンスと鳥類のナビゲーションに関する最新の研究成果を包括的にレビューするとともに、関連する理論手法、量子シミュレーション手法、および量子コヒーレントデバイスに関する研究動向について詳細に考察する。
Record Index-Bandgap Trade-off: CdPS3 as a High-Index van der Waals Platform for Ultraviolet-Visible Nanophotonics
ナノフォトニクス分野の発展は、物質の屈折率（n）と電子バンドギャップ（Eg）との間に存在する根本的なトレードオフによって阻害されている。この制約は、短波長領域における材料選択を著しく制限するものであり、特に可視光および紫外線（UV）スペクトル領域では、高性能デバイスの実現に必要な「高い屈折率と透明性を同時に有する材料」の選択肢が極めて限られるという深刻な問題を引き起こしている。本研究では、この長年にわたる課題に対する解決策として、ファンデルワールス（vdW）結晶であるカドミウムリン化硫黄三硫化物（CdPS3）について報告する。
Giant enhancement of attosecond tunnel ionization competes with disorder-driven decoherence in silicon
高次高調波発生（High-harmonic generation: HHG）は、固体中におけるトンネル電離過程と電子-正孔対のコヒーレント輸送のアト秒ダイナミクスに敏感に応答する強電場現象である。固体HHGの基礎理論は既に確立されているものの、サブサイクル時間スケールにおける脱コヒーレンス現象の本質については、未だ十分な理解が得られていない。さらに、ナノスケールレベルでの電離過程を制御するための新たな手法の開発が急務となっている。本研究では、結晶質シリコン（c-Si）からアモルファスシリコン（a-Si）への構造相転移過程におけるシリコン中のHHGを詳細に調査し、スペクトル形状に劇的な変化が生じることを観測した。具体的には、低次高調波の生成効率が向上する一方で、高次高調波の生成が抑制されるという顕著な現象が確認された。
Search by Return: Stochastic Resetting in Fluctuating Harmonic Potentials
我々は、拡散粒子が自由運動と外部制御ポテンシャルによる閉じ込めを交互に繰り返す、確率的リセット (SR) プロセスのクラスを研究します。
Full Shapiro spectroscopy of current-phase relationships
単一超伝導接合の電流位相関係（CPR）を抽出することは、実際の実験において技術的に困難であり、従来はSQUIDや共振器を含むより大きな超伝導回路に接合を組み込む方法が用いられてきた。接合に交流駆動電圧を印加することは、駆動接合のIV曲線における整数次および分数次シャピロステップの位置を特定することで、CPRの低次高調波に関する情報を非侵襲的かつ効果的に取得する有効な手法であることが実証されている。本研究では、駆動接合の臨界電流値を駆動電力の関数として測定し、これをフィッティング処理することでCPRの全高調波成分を非侵襲的に抽出可能な、新たな駆動方式に基づく手法を提案する。
Effect of substrate miscut angle on critical thickness, structural and electronic properties of MBE-grown NbN films on c-plane sapphire
分子線エピタキシー法を用いてc面サファイア基板上に成長させたニオブ窒化物（NbN）薄膜について、m軸方向に対する切角0.5°、2°、4°、および10°の場合における構造的・電子的特性を報告する。X線回折（XRD）測定の結果、これらNbN薄膜の111反射周辺におけるロッキングカーブの半値全幅は、切角が大きくなるにつれて減少する傾向を示すことが明らかとなった。
Non-Fermi-liquid behaviour and Fermi-surface expansion induced by van Hove-driven ferromagnetic fluctuations: the D-TRILEX analysis
本研究では、次近接および最隣接サイト間のホッピングパラメータ比 t ′ / t = − 0.45 を有する正方格子上のハバードモデルについて、電子的および磁気的特性を詳細に検討する。この系は強磁性不安定性を特徴とする。D-TRILEX手法に基づく自己無撞着な強磁性揺らぎの考慮により、低温領域において電子スペクトル関数が分裂する現象が明らかとなった。
Collective modes, Yb-valence instability and metal-insulator transition in the cage-cluster borides RB12 (R- Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Zr)
希土類元素（RE）ドデカボライドRB12（R：Ho、Er、Tm）およびTm1-xYbxB12置換固溶体について、室温条件下で広範囲（40～35000 cm-1）にわたる動的伝導率スペクトルの詳細な研究を実施した。ドルーデ型成分と過減衰励起モードを明確に分離・解析した。特に、磁気的性質を示す希土類イオンを含むこれらのRB12化合物において、200 cm-1以上の領域で観測される追加吸収帯は、B12錯体の協同的ヤーン・テラー動的挙動に起因するものと解釈される。この現象は希土類イオンのケージ構造空間に強く依存しており、非磁性体であるLuB12およびZrB12において観察される同様の効果と比較考察を行った。
Interlayer Coupling Driven Correlated and Charge-Ordered Electronic States in a Transition Metal Dichalcogenide Superlattice
4Hb-TaS_2は、交互に積層したイジング超伝導体1H-TaS_2とクラスターモット絶縁体1T-TaS_2から構成されるファンデルワールス超格子構造を有する物質である。この物質は、その構成層単体では見られない特異な物性を示す。特に注目すべき現象として、時間反転対称性の破れを伴う超伝導状態や自発的渦糸相の出現が挙げられ、これらは未解明の層間相互作用によって駆動されている。本研究では、面積選択型角度分解光電子分光法を用いて、4Hb-TaS_2の1T終端面および1H終端面における電子構造を系統的に調査することにより、これらの層間相互作用の存在を直接的に示す分光学的証拠を得た。
Neural network impurity solver for real-frequency dynamical mean-field theory
我々は、マルチヘッド クロス アテンション メカニズムを使用して、不純度パラメータに基づいて混成関数をスペクトル関数にマッピングする、実周波数 DMFT 用のニューラル ネットワーク不純度ソルバーを紹介します。
Universal negative magnetoresistance in antiferromagnetic metals caused by symmetry breaking of electron wave functions
反強磁性（AFM）秩序を示す磁気副格子を有する、位相的に非自明および自明な半金属からなる層状ファンデルワールス結晶は、磁場中におけるAFM磁化の変化と強く相関する負の磁気抵抗効果を示すことが知られている。この現象は、EuFe2As2、EuSn2As2、EuSn2P2などの複数の実験研究で報告されており、抵抗率はスピン分極が生じる磁場強度まで二次関数的に約5%減少することが確認されている。この効果は実験的には十分に実証されているものの、理論的な説明は現在に至るまで確立されていない。本研究では、AFM金属に固有の観測される磁気抵抗効果を説明する理論的機構を提案する。この機構は、二元T2対称性の破れを基盤とするものである。
Lessons from α-RuCl3 for pursuing quantum spin liquid physics in atomically thin materials
量子スピン液体はキタエフ型磁気相互作用によって生じ得る現象であり、分数化励起を示すとともに、トポロジカル量子計算への応用可能性を秘めている。本総説では、層状構造を有する剥離可能な材料系におけるキタエフ磁性関連現象の研究について、近年の実験的・理論的進展を包括的に概観する。これらの材料系は、原子層材料分野の強力な手法を適用する上で多くの可能性を提供しており、本研究では特に反強磁性モット絶縁体α-RuCl3に焦点を当てる。α-RuCl3はキタエフ結合を示すとともに、単層あるいは数層シートへと容易に剥離可能であるため、原子層材料およびデバイスにおけるキタエフ現象を検出するための重要な実験プラットフォームとして機能する。
‐2025/11/18、19‐‐
Spin Accumulation based deep MOKE Microscopy
磁気イメージング技術は、磁性、スピントロニクス、さらには超伝導分野など、幅広い科学分野で不可欠な分析ツールとして広く用いられている。その中でも特に汎用性の高い手法として、磁気光学カー効果（MOKE）が挙げられる。しかしながら、光が磁気層と相互作用できない状況、例えば基板深部に埋め込まれた層などでは、光学的手法は適用不可能となる。本研究では、厚い不透明な金属層で被覆された磁性薄膜のイメージングを可能にする、スピン蓄積に基づく磁気光学カー効果（SA-MOKE）顕微鏡技術を提案する。
Prospects for a Solid-State Nuclear Clock
固体トリウム 229 原子時計の実現に向けた最近の実験上の進歩に刺激を受け、私たちは現世代の原子時計の技術、基本的な物理学的動機、および限界についてレビューします。
DIVIDE: A Framework for Learning from Independent Multi-Mechanism Data Using Deep Encoders and Gaussian Processes
科学的データセットは、空間的効果・カテゴリカル効果・構造的効果など、複数の独立したメカニズムから生じることが多く、これらの複合的な影響によって個々のメカニズムの寄与が不明瞭になる問題がある。本研究では、メカニズムごとに特化された深層エンコーダと、構造化されたガウス過程を共同潜在空間において統合することで、これらの影響を分離するフレームワーク「DIVIDE」を提案する。
Direct Photochemical Patterning of Lithium Niobate Thin Films for Scalable Nonlinear Optical Metasurfaces
ニオブ酸リチウムは、周波数変換器、変調器、量子光源をはじめとするナノフォトニックデバイス分野において、最も需要の高い材料の一つである。しかしながら、ニオブ酸リチウムを光学デバイスに統合する際、その優れた化学的耐性に起因するトップダウン型製造プロセスにおける重大な課題が障壁となっている。このため、材料品質を維持しつつ製造工程の複雑さとコストを削減可能なスケーラブルな製造手法の開発が、ニオブ酸リチウムデバイスの実用化において極めて重要である。本研究では、過酷なエッチング条件やクリーンルーム環境を必要とせず、常温常圧条件下でニオブ酸リチウムのスケーラブルなパターン形成を可能にする光化学的金属有機分解法を提案する。
2025 Quantum Diamond Workshop Findings Report
本報告書は、2025年5月にワシントンD.C.で開催された2日間のワークショップの成果をまとめたものである。このワークショップには、量子ダイヤモンド技術の現状と今後の方向性を検討するため、研究者、産業界代表者、および政府関係者が参加した。
Omics-scale polymer computational database transferable to real-world artificial intelligence applications
大規模で基礎的なデータセットの構築は、人工知能（AI）を活用した科学技術イノベーションを推進する上で極めて重要なマイルストーンである。しかしながら、自然言語処理や材料科学、特に高分子研究といったAIが成熟した分野と比較すると、広範な公開データセットの整備において高分子研究は著しく遅れをとっている。この遅れの主な要因は、高分子の合成コストや物性測定にかかる高コスト、さらには化学空間の広大さと複雑性にある。本研究では、105種類以上の高分子材料について多様な物性値を網羅したオミクス規模の計算データベース「PolyOmics」を提案する。このデータベースは、完全に自動化された分子動力学シミュレーション・パイプラインによって生成されたものである。
Rapid Machine Learning-Driven Detection of Pesticides and Dyes Using Raman Spectroscopy
農薬や合成染料の広範な使用は、食品の安全性、人体の健康、環境の持続可能性に対して重大な脅威をもたらしており、迅速かつ信頼性の高い検出手法が求められている。ラマン分光法は分子特異的な指紋情報を提供可能であるが、スペクトルノイズ、蛍光バックグラウンド、およびバンドの重なりといった問題により、実環境における応用が制限されている。本研究では、ResNet-18アーキテクチャに基づく特徴抽出手法を基盤とした深層学習フレームワークを提案し、これとXGBoost、SVM、およびこれらのハイブリッド統合型分類器を組み合わせた「MLRaman」システムを開発した。本システムは、ラマン分光データから農薬と染料を高精度に検出することを目的としている。
Edwards Localization
本研究では、量子確率力学における局在問題を体系的に考察する。具体的には、散乱中心の浴中に存在する粒子に対するエドワーズモデルを出発点とし、任意の固定位置にあるディラックデルタ関数型の散乱中心と結合した1次元正方形井戸内における粒子の基底状態波動関数の静的局在性を証明する。
Opinion formation at Ising social networks
私たちは、科学的協力のイジングソーシャルネットワークにおける意見形成のプロセスを研究します。
Floquet Superheating
周期的に駆動される多体システムは、一般的に特徴のない「無限温度」状態へと熱平衡化する。清浄な系における均一な加熱に代わる新たな手法として、本研究では「フロケ超加熱」状態の実現を報告する。この状態では、適切な有効ハミルトニアンに対する局所エネルギーの稀な変動によって生成される「高温スポット」において、急速な加熱が核形成する。この現象の顕著なマクロスケールへの影響として、極めて長寿命のプレ熱平衡状態の維持や、巨視的観測量の非エルゴード的な二峰性分布などが観測される。
Lieb-Schultz-Mattis-Type and Laughlin-Type Argument for the Quantum Hall Effect in Lattice Fermions with Spiral Boundary Conditions
我々は、2次元格子系における量子ホール効果の発生条件を導出した。その条件はϕ ν − ρ ∈ ℤ という形式で表され、ここでϕ、ν、ρはそれぞれ磁束、チャーン数、電子密度を表す。
Topological phase transitions by time-dependent electromagnetic fields in frustrated magnets: Role of dynamical and static magnetic fields
我々は、空間反転対称性を持つフラストレート磁性体に対する時間依存電磁場の影響を理論的に調査します。
Giant number-parity effect and scalable spin squeezing in Luttinger liquids
整数次数の量子スピン系は、対称性を破る外部磁場を印加することで磁化させることができるが、一般的にはこの磁場を断熱的に除去した後、系の対称性は回復すると考えられている。最近の研究（F. Calecaら, arXiv:2412.15493）において、我々は奇数個のサイトから構成されパリティ保存型ハミルトニアンを持つ半整数スピン系が、有限の磁化を保持し得ること、したがって有限サイズ領域において自発的対称性の破れ（SSB）を示すことを明らかにした。本研究では、この現象をゼロ磁場下で低エネルギー物理がルッティング液体相を実現するスピン鎖系へと一般化するものである。
Tunable Luttinger liquid and correlated insulating states in one-dimensional moiré superlattices
二次元モアレ超格子については広範な研究が行われており、様々な相関現象が観測されている。一方、その低次元版である一次元（1D）モアレ超格子についてはほとんど未開拓の領域が残されている。1D系における電子は一般にルッティング理論によって記述され、ルッティングパラメータgのみに依存する普遍的なスケーリング関係が成り立つ。特にハーフフィルリング状態においては、ウムクラップ散乱が重要な役割を果たし、これが伝導度-温度のスケーリング関係を大きく変化させ、モット絶縁体状態を誘起する可能性がある。しかし、これまで空のバンドをハーフフィルリング状態にドーピングすることは極めて困難であったため、この予測は実験的に確認されたことがない。本研究では、モアレ超格子と1D電子系を組み合わせることで、電気的ゲート制御のみによって極めて広い充填率領域にわたってラッティンジャー液体状態を研究可能であることを実証する。
Quantum Heisenberg antiferromagnet in a field on the Tasaki square lattice
我々は、田崎正方格子（フラットバンドスピン系）上の 𝑆 = 1 / 2 ハイゼンベルク反強磁性体を考え、その飽和磁場近傍における低温熱力学を研究する。
Evidence for atomic-scale vibron-mediated electron bunching
クーロン閉塞効果の影響により、電子は輸送過程においてほとんど集団化しない。これは特殊な設計を施したメソスコピック系においてのみ観測される特異な現象である。本研究では、原子レベルの分解能を有するショットノイズ測定法を導入し、原子スケールのナノ電気機械システムにおいて振動結合によって生じる電子の集団化現象の可能性を実証する。
Kagome metals
量子物質において質的に新規な相を創出する主要な駆動力として、以下の3つの要素が挙げられる：物質の電子バンド構造のトポロジー、電子運動におけるフラストレーションあるいは磁気相互作用、および電子の電荷・スピン・軌道自由度間の強い相関関係である。これらの要素がすべて整合的に作用し、前例のない特性を有する新規な電子状態の安定化に寄与する物質系は極めて限られている。しかしながら、このような系の探索は、当該物理現象を発現可能な構成モチーフや重要な副格子構造のモデルによって導くことが可能である。この豊かなフラストレーション・電子トポロジー・電子相関効果の相互作用を実現するための最も魅力的な構造モチーフの一つが、カゴメ格子である。本総説では、まずカゴメ格子の物理を駆動する理論的基盤について概説し、続いて結晶材料中のカゴメネットワークによって可能となる新規状態の実験的実現における最新の進展について論じる。
Bloch diode
半整数磁束（超伝導磁束量子の単位値）から意図的に偏移させたSQUID回路において、複数のジョセフソン高調波成分の干渉効果と接合部間の非対称性が結合することで、ジョセフソンダイオード効果が生じる。この効果は、両極性方向における臨界電流値の非対称性として現れる非相互性電流-電圧特性を示す。本研究では、高抵抗環境と直列接続されたゲート制御型クーパー対トランジスタにおいて、この効果の二重バージョンが発生することを理論的に予測する。
Enhanced Superconductivity at Quantum-Critical KTaO3 Interfaces
酸化物界面における超伝導現象は数十年にわたり研究者の関心を集めてきたが、その基礎となるペアリング機構は依然として解明されていない。本研究では、強誘電性量子臨界点に近い環境がKTaO3の界面超伝導を劇的に促進することを明らかにした。
Maximizing the nondemolition nature of a quantum measurement via an adaptive readout protocol
量子誤り訂正（QEC）技術は、耐故障性量子コンピューティングを実現するために非侵襲的な測定手法を必要とする。理想的な量子非破壊測定（QND）からの逸脱は、符号化された情報に擾乱を引き起こす可能性がある。この課題に対処するため、本研究ではD次元系に対する読み出しプロトコルを提案する。このプロトコルでは、単一の正の測定結果が得られた後、残りのD-1次元部分空間のみを探索するように切り替えを行う機構を採用している。
STEM EBIC as a Quantitative Probe of Semiconductor Devices
走査型透過電子顕微鏡（STEM）における電子線誘起電流（EBIC）イメージング技術（STEM-EBIC）は、ナノスケールにおけるキャリア輸送現象を直接観察可能な強力な手法である。バルク試料を対象とした走査型電子顕微鏡（SEM）系では既に確立された技術であるものの、薄膜透過型電子顕微鏡（TEM）用試料板（ラメラ）への応用はほとんど未開拓の領域である。本研究では、ガリウムおよびキセノン集束イオンビーム（FIB）加工によって作製したシリコン光ダイオードラメラを対象に、体系的なSTEM-EBIC解析を実施した。
Interlinking helical spin textures in nanopatterned chiral magnets
ナノスケールのトポロジカルに非自明な磁化配置は、その結び目構造に由来する基礎的特性と、超効率的な計算デバイスへの応用可能性という二つの理由から、大きな注目を集めている。このような磁気テクスチャーは二次元系において広く研究されてきたが、三次元（3D）系ではより複雑な構造が形成可能であり、これによりより豊かなトポロジーと動的挙動が生じる。しかしながら、このような3D磁気テクスチャーを確実に核形成させることは依然として困難であり、これまで渦リングやホップイオンといった3D構造は、比較的制御が困難な条件下でのみ自発的に形成されることが観察されてきた。本研究では、キラル単結晶ヘリマグネッツをナノトーラス状に3Dナノパターニングすることで、磁気二重らせん構造の制御された形成が可能であることを実証する。
ARPES signatures of trions in van der Waals materials
角度分解光電子分光法（ARPES）は、二次元半導体における励起子相関を直接的に観測する手法として近年注目を集めている。この手法により、エネルギー-運動量空間における励起子の分散関係や動力学、さらには光学的手法では直接観測できない暗励起子状態までをも明らかにすることが可能である。しかしながら、ドープ型およびゲート制御型の2次元材料系において重要な役割を果たす荷電励起子（トリオン）のARPES特性は、これまで未解明のままであった。本研究では、単層遷移金属ダイカルコゲナイドにおけるトリオンのスペクトル特徴について初めて理論的解析を行い、追加の電荷キャリアがARPESスペクトルにおいて中性励起子と比較してどのようにスペクトル位置と形状を変化させるかを明らかにする。
Orbital Accumulation Induced by Chiral Phonons
我々は、軌道依存の電子格子結合を介してカイラルフォノンによって駆動される軌道蓄積を理論的に調査します。
Anyonic Chern insulator in graphene induced by surface electromagnon vacuum fluctuations
サブ波長サイズの空洞構造は、凝縮系物質系において光と物質の強い相互作用を実現するための有望なプラットフォームとして注目されている。これまでの研究は主に誘電体材料を用いたサブ波長空洞に限定されており、これらは時間反転対称性を保持するという特徴があった。本研究では、この制約条件を打破するため、磁気電気結合材料を基盤とした新しい空洞システムを提案する。このシステムでは、非直交的な電場成分と磁場成分を持つ表面電磁マグノンが発現する
Electronic and magnetic properties of light rare-earth cubic Laves compounds derived from XMCD experiments
本研究では、立方晶Laves相系列化合物Nd1-xPrxCoNiおよびCe0.25Pr0.75CoNiにおける選択元素の電子的特性と磁気的特性を、軟X線吸収分光法、X線磁気円二色性（XMCD）、密度汎関数理論、および結晶場多重項計算を用いて解明した。さらに、対応する二元系組成物（NdCo2、NdNi2、PrCo2、PrNi2、CeCo2、CeNi2）についても同様の手法で特性評価を行った。
Universal Thermodynamic Uncertainty Relation for Quantum f−Divergences
本研究では、演算子凸関数fを持つ任意のペッツf-ダイバージェンス（量子状態間の距離指標）が、普遍的なχ²混合表現を持つことを明らかにする。具体的には、状態ρとσの識別可能性は、生成子fのローレンツ＝スティルチェス表示から明示的に決定される非負の重みw f ( λ )を持つ二次対比χ λ 2の正の重ね合わせとして得られることを示す。
Global symmetries: locality, unitarity, and regularity
量子場の理論における対称性の局所性とユニタリー性の間の見かけ上の緊張を研究します。
Generalizing quantum dimensions: Symmetry-based classification of local pseudo-Hermitian systems and the corresponding domain walls
本研究では、対称性あるいは保存量に関する抽象的代数的形式体系である「対称性トポロジカル場の理論（SymTFT）」に基づく現代的な視点から、共形場理論（CFT）とその分類理論について研究を行っている。
Optical conductivity of layered topological semimetal TaNiTe
本研究では、準一次元構造を有し、面内方向に強い異方性を示す層状トポロジカル半金属TaNiTe5について、赤外分光法による詳細な物性解析を行った。
Interpretable descriptors enable prediction of hydrogen-based superconductors at moderate pressures
室温超伝導の実現は依然として達成されておらず、水素系化合物は顕著な転移温度（Tc）を示すものの、通常は極めて高圧条件を必要とするため、実用的な応用が困難である。中程度の圧力条件下での発見を促進するため、記号回帰に基づく解釈可能な枠組みを開発し、水素系超伝導体におけるTc値の予測を行う。特に重要な記述子として、フェルミ準位（EF）から1 eV以内の領域における状態密度の積分値（IDOS）が挙げられる。この手法は、従来の単一点状態密度特徴量と比較して、より頑健な予測性能を示すことが明らかとなった。
Optical Properties of Superconducting K0.8Fe1.7(Se0.73S0.27)2 Single Crystals
臨界温度Tcが約26 Kである超伝導体K0.8Fe1.7(Se0.73S0.27)2単結晶の光学特性を、ab面内において4～300 Kの温度範囲にわたり、赤外フーリエ変換分光法と分光エリプソメトリーの両手法を用いて広範囲な周波数領域で測定した。
Raman fingerprint of high-temperature superconductivity in compressed hydrides
極限圧力下における水素含有化合物での高温超伝導の発見は、過去10年間にわたり大きな関心を集め、活発な研究活動を促すとともに、同時に議論も巻き起こしてきた。電気伝導特性は、これらの系における超伝導状態を同定するための主要な診断手法として用いられてきたが、磁気的特性、分光測定、トンネル効果、超高速現象などの補完的手法は、実験上の制約や試料の不均一性により、その多くが定性的な評価に留まっている。近年、これらの手法の信頼性に対する懸念が論争を激化させており、懐疑的な見方が広がるとともに、代替となる定量的なアプローチの必要性が指摘されている。本研究では、約145万気圧かつ低温条件下において、六方晶系LaH10の前例のない高品質ラマン分光スペクトルを電気伝導測定と並行して取得することに成功した。
Mastering Rheology: A Strategic and practical guide for empowering all users
レオロジー（流動現象の研究）は、医薬品、化粧品、食品など多岐にわたる産業分野において極めて重要な役割を担っている。本研究では、基礎的レオロジー実験に関する包括的な入門解説を提供するとともに、あらゆる軟質凝縮物質のレオロジー的挙動を理解するための戦略的アプローチを提示する。
Kapitza-Dirac interference of Higgs waves in superconductors
本研究では、構造化光を用いた超伝導体におけるヒッグスモードと渦ダイナミクスの制御に関する新たな理論的枠組みを提案する。超伝導体におけるカピッツァ-ディラック効果に相当する現象として、光誘起された渦格子に対してヒッグス波が散乱し、物質波の回折パターンに類似した干渉パターンが形成される現象を理論的に提唱する。
Counterintuitive Potential-Barrier Affinity Effect
原子間領域における電子蓄積は、化学結合の形成や材料物性を支配する基本的な量子現象であるにもかかわらず、その起源は学際的に見ても依然として解明されていない。本研究では、結晶ポテンシャルに対するシュレーディンガー方程式を解くことで明らかになった、直感に反する量子効果――ポテンシャル障壁親和性（PBA）――について報告する。PBA効果は、電子エネルギーが障壁の最大値を超える場合に、原子間領域における顕著な電子蓄積を引き起こすことが明らかとなった。
Human-AI collaborative autonomous synthesis with pulsed laser deposition for remote epitaxy
自律型実験室では通常、データ駆動型の意思決定システムを採用しており、場合によっては人間による監視（ヒューマン・イン・ザ・ループ）を導入して専門分野の知見を補完している1-6。しかし、AIエージェントの能力を最大限に活用するためには、仮説生成から実験計画立案、実験実施、結果解釈に至るまでの各工程を緊密に連携させた協調的なワークフローが不可欠である。この課題に対処するため、我々は大規模言語モデルを仮説生成と分析に統合した人間-AI協調型（HAIC）ワークフローを開発・実装した。このシステムでは、協調的なポリシー更新機能により、遠隔地からのBaTiO3/グラフェンのエピタキシャル成長を目的とした自律型パルスレーザー堆積（PLD）実験を駆動させる。
‐2025/11/12,13,14‐‐
Broadband nonlinear Hall response and multiple wave mixing in a room temperature altermagnet
結晶対称性は、機械的圧力や電磁場といった外部刺激に対する材料の線形応答および非線形応答を決定し、圧電効果、光学活性、広範囲にわたる技術的応用が可能な多重波混合現象などの物理現象を支配する。オルタマグネティック材料は、磁気的結晶秩序を有する新たな材料クラスであり、特定の結晶対称性操作によって反強磁性サブ格子が接続されることで、電子バンド構造の非相対論的スピン分裂が生じる。したがって、オルタマグネティック材料の電気的物性は、これらの基礎となる対称性特性を特異的に反映するはずであり、外部駆動場に対する応答において新規な物理現象の発現が期待される。本研究では、室温環境において交代磁性材料であるCrSbにおいて広帯域の第三次非線形異常ホール効果を発見したことを報告する。
Emergent electronic insulating states in a one-dimensional moiré superlattice
二次元（2D）ファンデルワールス（vdW）モアレ超格子は、多様な新規量子状態を自在に設計可能な強力な制御パラメータとして機能してきた。しかしながら、このようなモアレ構造を利用した工学的手法を一次元（1D）vdW系に拡張することはこれまで困難であった。本研究では、アームチェア型単層カーボンナノチューブ（SWNT）を二次元六方晶窒化ホウ素（hBN）基板上に結晶学的に整列させることで、新たな1Dモアレ超格子におけるモアレ構造制御による電子絶縁状態の実現について報告する。
Observation of Shapiro Steps in the Charge Density Wave State Induced by Strain on a Piezoelectric Substrate
近年のナノテクノロジーの進展により、圧電基板上に形成したファンデルワールス材料の動的特性を詳細に研究することが可能となった。本研究では、表面音響波（SAW）によって誘起されるNbSe3ナノワイヤにおける電荷密度波（CDW）の動的挙動について報告する。
Superdiffusive transport protected by topology and symmetry in all dimensions
超拡散現象とは、通常の拡散法則から逸脱した異常な輸送現象である。近年、量子モデルにおいて超拡散を誘起する新たな機構として「ノード機構」が提唱されている。しかしながら、これまでに提案されてきたノード機構の実現例はいずれも精密に調整された人工ハミルトニアン上の理論モデルに限定されており、実験的観測には大きな課題が残されていた。本研究では、異なる空間次元を有する凝縮系システムにおいて実現可能な超拡散生成モデルの広範なクラスを提案する。
Resolving the phase of a Dirac topological state via interferometric photoemission
電子波動関数は物理現象の核心をなすものであり、量子材料研究の最前線を定義するものである。結晶中における電子波動関数の振幅は最先端の測定装置によって前例のない分解能で測定可能である一方、その位相情報はこれまでほとんど取得が困難であり、電子状態に関する豊富な情報が未解明のまま残されていた。本研究では、時間分解・角度分解光電子分光法を基盤とした量子経路電子干渉計を開発し、量子材料における電子状態の位相情報をエネルギー分解能および運動量分解能をもって再構築することに成功した。
すげえ主張きたな
Time-resolved splitting of magnons into vortex gyration and Floquet spin waves
渦状態にある磁性ディスクの第一次方位角スピン波周波数帯域における強制励起は、渦の回転モードへと散乱することが知られている。この現象により、周波数コムを形成するフロケ・スピン波の成長が可能となる。本研究では、時間分解マイクロ波電気測定法を用いて、この動的状態の時間的出現過程を詳細に調査した。
Out-of-Plane Nonlinear Orbital Hall Torque
近年の軌道エレクトロニクス分野における進展にもかかわらず、磁場を必要としない垂直磁化の決定論的スイッチングに不可欠な面外軌道トルクの生成は、依然として重要な課題である。本研究では、非線形軌道ホール効果を活用することで、広範な材料クラスにわたってこのような非従来型トルクを生成する新たな戦略を提案する。
Magnetic Frustration Enforced Electronic Reconstruction in Ni intercalated NbSe: Suppression of Electronic Orders
本研究では、Ni0.19NbSe2単結晶を詳細に調査し、NiイオンのインターカレーションがNbSe2の物性に重大な影響を及ぼすことを明らかにした。磁気測定の結果から、この系は23.5 K以下で反強磁性的秩序を示す磁気的にフラストレーションを受けた状態にあり、10 K付近に不可逆温度が存在すること、ならびに微小な正味磁気モーメントを伴う磁気ヒステリシスを示すことが明らかとなった。総合的に判断すると、本系は磁気的無秩序性と磁気的フラストレーションを特徴とする不均一反強磁性相と記述できる。
pynxtools: A Python framework for generating and validating NeXus files in experimental data workflows
物理学、材料科学、材料工学分野における科学的データは、機器固有のフォーマットの不整合や標準化手法の多様性により、FAIR原則（Barker et al., 2022; Jacobsen et al., 2020; M. D. Wilkinson et al., 2016; S. R. Wilkinson et al., 2025）への準拠が十分に達成されていない場合が多い。pynxtoolsは、多様な科学分野にわたる材料科学実験データをNeXus形式（Klosowski et al., 1997; Könnecke, 2006; Könnecke et al., 2015）へ標準化するためのコマンドラインインターフェース（CLI）を備えたPythonソフトウェア開発フレームワークである。NeXusは、各種実験手法に対応するデータ保存仕様をアプリケーション定義によって規定している。pynxtoolsは、原子プローブトモグラフィー、電子顕微鏡、光学分光法、光電子分光法、走査型プローブ顕微鏡、X線回折など、多岐にわたる分野において、データ仕様の統一性と整合性を保証する固定版のNeXusアプリケーション定義セットを提供している。
Beyond empirical models: Discovering new constitutive laws in solids with graph-based equation discovery
構成モデルは固体力学および材料科学の基礎をなすものであり、多様な負荷条件下における材料の応答を定量的に記述・予測するための基盤技術である。従来の現象論的モデルは経験的なフィッティングによって導出されるため、その一般化可能性に限界があり、専門家の直感や事前に定義された関数形に大きく依存する傾向がある。本研究では、多元的な実験データから直接的に構成則を自動発見するためのグラフベース方程式発見フレームワークを提案する。
Uniaxial strain tuning of polar lattice vibrations in KTaO3 and SrTiO3
電子自由度と構造自由度の相互作用は、多くの量子物質において顕著な特徴を示す現象であり、特にSrTiO₃（STO）やKTaO₃（KTO）といった強誘電性の揺らぎが顕著な系において重要な研究対象となっている。両物質とも強誘電転移点に極めて近い状態にあるにもかかわらず、60年以上にわたる広範な研究にもかかわらず、この転移の本質およびそれに伴う揺らぎの性質に関する根本的な疑問は今なお議論の的となっている。本研究では、非弾性中性子散乱、ラマン分光法、および第一原理計算を統合的に用いることで、STOおよびKTOにおけるひずみ誘起強誘電転移過程における軟質極性フォノンの進化機構を詳細に解明した。
Direct Raman observation of the quantum metric in a quantum magnet
量子幾何学テンソル（QGT）は、ベリー曲率（その虚数部）と量子計量（その実数部）を統一的に記述する理論量であるが、これまでラマン分光法によるキラルフォノンの研究では主に前者のみが観測されてきた。本研究では、量子磁性体K2Co(SeO3)2に対して円偏光ラマン分光測定を実施した。その結果、磁場に依存するキラル分裂と磁場に依存しない中心周波数シフトが、温度および磁場の全領域において単一の曲線上に集約されることが明らかとなった。この現象は、両観測量に共通する微視的起源が存在することを示している。なぜなら、キラル分裂はベリー曲率を反映する量であり、これと共に現れる偶数成分は、同一の微視的起源に由来するため、量子計量の磁場誘起変化を捉えていると考えられる。この量子計量の変化は、ダイアゴナル・ボーン-オッペンハイマー補正に対応するものである。
Continuum limit of gauged tensor network states
ゲージ理論において物理的に意味のあるすべての状態は、ガウスの法則を満たすヒルベルト空間の特定の部分空間に存在することが知られている。格子理論の文脈では、この明示的にゲージ不変な部分空間が、ゲージ化されたテンソルネットワークによって完全に張られることが確認されている。本研究では、特定のタイプのゲージ化されたテンソルネットワークの連続極限が明確に定義可能であり、これが連続極限空間において直接的にゲージ理論を非摂動的に研究する上で有用な新たな状態クラスを導くことを実証する。
Local arrows of time in quantum many-body systems
量子多体系では、局所的な時間の矢印がハミルトン進化によって誘導されるグローバル時間と異なる可能性があることを実証します。
Supernematic
幾何学的にフラストレーションを受けた系に対する量子論は、通常、局所的な保存則がガウスの法則となるゲージ理論として扱われる。本研究では、これとは全く異なる根本的な可能性を示す。すなわち、非摂動的なタイル配置不変量を用いることで、大域的な保存量を強制することが可能であり、これにより微視的な幾何学的構造と新たに出現する巨視的な位相的コヒーレント状態との厳密な対応関係を確立できることを示す。
スーパーネマティック、どういこうとやねん
From One to Two Dimensions: Magnetic Phases in Weakly Coupled Spin Ladders
スピン1/2ハイゼンベルク梯子系を用いることで、多様な物質系の磁気的性質を近似的に記述することが可能である。本研究では、第二次元方向に結合したスピン梯子構造の磁気的特性を解明するため、確立済みの数値的自己無撞着平均場近似法と密度行列繰り込み群（DMRG）アルゴリズムを併用した解析手法を採用した。
Measurement protocol for detecting correlated topological insulators in synthetic quantum systems
対称性によって保護された異常境界モードを特徴とする二次元トポロジカル絶縁体は、ボソン系およびフェルミオン系の双方において、強相関領域へと一般化されている。相関性トポロジカル絶縁体（CTI）が量子シミュレータによる実験的実現に近づくにつれ、輸送測定などの従来のプローブ手法はこれらの人工系プラットフォームには容易に適用できない。本研究では、相関性CTIの代表的な2つの事例に着目する：ℤ2×U(1)対称性によって保護されたボソン系CTIと、時間反転対称性によって保護されたフェルミオン系量子スピンホール絶縁体である。
Competition between Weak Localization and Antilocalization of Dirac-like Fermions in a Spin-Polarized Two-Dimensional Electron Gas at KTaO3 (111) Interface
酸化物界面における二次元電子ガス（2DEG）の量子輸送現象は、スピントロニクスおよび量子情報技術への応用可能性から大きな注目を集めている。本研究では、2つの絶縁性酸化物界面、すなわち強磁性体EuTiO3（ETO）薄膜と（111）配向KTaO3（KTO）基板間に形成されるスピン偏極2DEGの量子伝導補正効果を体系的に調査した。
Quantum fluctuations associated with first-order magnetic transition in a frustrated kagome lattice antiferromagnet
カゴメ格子磁性体において幾何学的フラストレーションに起因して生じる強い量子ゆらぎは、エキゾチックな量子状態を実現するための有効な手法を提供する。本研究では、最近合成されたフラストレーション型カゴメ格子反強磁性体Nd3ScBi5において、予期せぬ等方的な一次磁気転移現象を報告する。この物質は、顕著な潜熱と明確な磁気熱量効果を示すとともに、ラマンシフトの不連続変化と無視できる程度のヒステリシス特性を特徴としている。
Nonequilibrium Probes of Quantum Geometry in Gapless Systems
ギャップのない多体量子系に関する我々の理解の多くは、その低エネルギー状態が共形場理論として記述可能であることに由来する。この傾向は特に1+1次元系において顕著であり、このような理論はその共形対称性によって誘起される無限次元のパラメータ空間を有する。本研究では、時間依存型共形変換によって駆動される有限系を考察することで、これらの系に付随する量子幾何学的構造を明らかにする。
Competition of fermion pairing, magnetism, and charge order in the spin-doped attractive Hubbard gas
フェルミオンの対形成と磁性の間の相互作用は、高温超伝導体である銅酸化物からツイスト二層グラフェンに至るまで、数多くの強相関電子系に影響を及ぼす現象である。フェルミオン間の引力とスピンドーピング効果が競合する条件下では、従来とは異なる形態のフェルミオン対形成や超流動状態の発現が理論的に予測されている。本研究では、フェルミオンであるカリウム原子からなるスピン不均衡な引力型ハバード気体において、フェルミオン対形成の発展過程および電荷秩序・スピン秩序の変化を、単一原子レベルの分解能で広範囲にわたる密度・磁化状態・相互作用強度にわたって詳細に追跡した。
The True Parent Phase of K1.9Fe4.2Se5: A Stripe-type Orthorhombic Phase Requiring a Superconducting Distortion
A_xFe_{2-y}Se_2（30 K以上）における4倍のTc増幅がFeSe（8 K）と比較して観測される現象の起源は、依然として未解決の中心的な謎である。この問題をさらに複雑にしているのは、真の超伝導（SC）母相に関する議論が存在する点である。すなわち、I4/m（245）絶縁体マトリックス相か、あるいは想定されているI4/mmm金属相のいずれが母相であるかという点である。本研究では、高Tc状態の真の母相として「ストライプ型斜方晶相」という新規相を同定することで、この曖昧性を解決した。この相の回折特性はd2ピークによって特徴付けられる。
The zipper condition for 4-tensors in two-dimensional topological order and the higher relative commutants of a subfactor arising from a commuting square
近年、彼らは凝縮系物理学における二次元トポロジカル秩序を、特定の3次および4次テンソルを含むテンソルネットワークの観点から研究している。特に「ジッパー条件」を満たす彼らの3次テンソルは、この研究において重要な役割を果たしている。本研究では、彼らの4次テンソルを演算子代数におけるジョーンズ部分因子理論における双ユニタリ接続と精密な正規化定数を用いて対応付ける。さらに、ジッパー条件を満たす彼らのテンソルが、双ユニタリ接続から導かれる部分因子の高次相対可換部分群に対応する部分因子理論における弦の平坦場と同一であることを証明した。
Silicon-photonic optomechanical magnetometer
光機械センサーは極めて高い感度で力を測定可能であり、量子技術、標準計測、基礎科学、工学分野など幅広い分野で新たな応用が期待されている。特に磁気計測は最も有望な応用分野の一つであり、チップスケールの光機械センサーは、競合技術が必要とする極低温環境や磁気シールドを必要とせずに高い感度を実現できる。しかしながら、集積フォトニクスや電子回路との互換性が欠如していることが大きな技術的障壁となっていた。本研究では、この課題を解決するため、シリコン・オン・インシュレーター構造を採用した光機械磁気センサーを提案する。
Gradient flow and Bogomolny bounds for quantum metric actions
我々は、孤立したブロッホバンドの集合に対して量子計量の 2 つの自然な作用によって生成される勾配フローダイナミクスを定式化します。
Probing the features of electron dispersion by tunneling between slightly twisted bilayer graphene sheets
厚さ2 nmの絶縁性バリアによって分離された二層グラフェン（BLG）シート間のトンネル伝導度を、BLG間のねじれ角が1°未満の2種類のデバイスを用いて測定した。微小バイアス電圧条件下では、トンネル現象は2つの相対的にシフトしたフェルミ円の交点においてエネルギーと運動量が保存される状態で生じる。本研究では、実験的にBLGの電子-正孔非対称バンド構造に特徴的な現象を観測するとともに、理論的にこれを解明した。具体的には、正孔の方が質量が大きいため、状態密度が高いことに起因して、正孔ドープ状態においてトンネル伝導度が増大する現象が確認された。
Analytically Optimising Muon Diffusion Experiments with Fisher information
ミューオン実験を実施する上での主要な課題の一つは、どの温度条件と印加磁場強度で測定を行うべきか、また各温度・磁場条件の組み合わせにおいてどの程度のミューオン崩壊事象を測定すれば、最も有用なデータセットが得られるかを明確にすることである。本研究では、フィッシャー情報量を利用した新たな手法を開発した。この手法によれば、特定のミューオン非対称性関数が与えられた場合、非対称性モデルのパラメータに対して所望の精度を達成するために必要なミューオン崩壊事象数を解析的に算出することが可能である。本稿では、本プロジェクトの研究成果について報告する。特に、イオン拡散実験において最適な縦方向磁場設定を決定する問題に対して、本手法を適用した結果について詳細に述べる。
Deep generative priors for robust and efficient electron ptychography
電子位相差回折法は線量効率に優れた原子分解能イメージングを可能にする技術であるが、従来の再構成アルゴリズムにはノイズの影響を受けやすいこと、収束速度が遅いこと、および特に三次元マルチスライス再構成において正則化のためのハイパーパラメータを手動で調整する必要があるという課題が存在する。本研究では、これらの課題を解決するため、畳み込みニューラルネットワークの暗黙的な正則化特性を活用した深層生成事前分布（Deep Generative Prior: DGP）フレームワークを電子位相差回折法向けに提案する。
Attosecond-resolved coherent control of zone-folded acoustic phonons in silicon carbide
4H型炭化ケイ素（SiC）におけるゾーン折り畳み型音響フォノン（周波数6 THz）を、フェムト秒近赤外パルスを用いてコヒーレントに励起し、ポンプ・プローブ法による過渡反射測定によってその特性を評価した。フォノンの振幅は300アト秒という極めて高い時間分解能でコヒーレントに制御され、その結果得られた測定データからは、電子状態とフォノン状態の干渉に起因する干渉縞パターンが確認された。これらの結果は、2つの電子状態と2つのフォノン状態、およびインパルス型誘導ラマン過程を考慮したモデル計算によって良好に再現された。さらに、このモデルを用いることで、非共鳴条件下におけるコヒーレント制御スキームの解析的表現式を導出することに成功した。
Quasi-amorphous crystal
脆性プラスチック変形は、十分に焼鈍されたガラス状材料の顕著な特徴である。本研究では、機械的駆動による弾性不安定性を経た後の完全結晶においても、同様の挙動が転位の大量核生成を特徴として現れることを明らかにする。
Microscopy of cavity-induced density-wave ordering in ultracold gases
我々は、ユニタリーフェルミガス中の空洞媒介相互作用によって誘起される密度波秩序の高解像度のその場イメージングを実証します。
Experimental Realization of Thermal Reservoirs with Tunable Temperature in a Trapped-Ion Spin-Boson Simulator
本研究では、捕捉イオン系の運動モードに対して、個別に制御可能な温度と散逸率を有する熱浴を設計・実現するための実験的手法を提案する。この手法により、十分に制御された有限温度環境下において、ボゾン系およびスピン-ボゾンモデルにおける開放系ダイナミクスの熱的状態を堅牢に準備することが可能となり、さらに量子シミュレーションを実現することができる。
Cold-Atom Buoy: A Differential Magnetic Sensing Technique in Cold Quadrupole Traps
磁気四重極に捕捉された冷たい原子雲を使用したベクトル磁気センシングの技術を紹介します。
Quantum-droplet interferometry
我々は、干渉測定の優れたプラットフォームとしても報告されている量子液滴 (QD) に基づく原子干渉計を提案します。
Superconductivity in the two-dimensional Hubbard model revealed by neural quantum states
正方形格子ハバードモデルの基底状態が超伝導を示すか否かは、高温銅酸化物超伝導体や光格子中の極低温フェルミ粒子を理解する上での核心的な未解決問題として残されている。数値的研究では、強結合領域においてストライプ秩序状態と超伝導の存在を示す証拠が得られているものの、相図については依然として議論が続いている。本研究では、隠れたフェルミオン決定子状態をパフファント状態まで拡張した新たなニューラル量子状態（NQS）波動関数を用いることで、金属状態・超伝導状態・ストライプ状態といった各相の微妙なエネルギー特性を明らかに可能であることを示す。
Comment on "Role of Matter Interactions in Superradiant Phenomena"
近年、Mendonçaら[arXiv:2503.04961]はディッケ-XXZモデルおよびディッケ-イジングモデルについて研究を行った。特に後者のモデルに関して、彼らが算出した量子相図は、他の研究で報告されている中間相の存在――超放射的秩序と反強磁性秩序を示す相、および一部の相転移線における秩序の変化――と矛盾する結果を示している。本解説論文では、調査対象としたパラメータ範囲において、これらの特徴がディッケ-イジングモデルにおいて実際に存在することを実証する。
Parametric Instabilities of Correlated Quantum Matter
強い量子相関を示す物質系は、高度に制御可能な特性を有する秩序相の豊かな相図を形成し、非平衡現象を探求する上で極めて興味深い研究対象となっている。これらの秩序相の多くにおいて重要な役割を果たすのが、集団的なボゾン励起である。これらは基底状態の秩序の揺らぎを符号化したものであり、本研究ではこのようなモードに対するパラメトリック駆動に関する一般的な理論枠組みを構築する。この枠組みでは、微視的パラメータを周期的に変調することで、共鳴的な二ボゾン過程を生成することが可能となる。
Non-Reciprocal Zone Boundary Magnon Propagation in Cu2OSeO3
キラル磁性体Cu2OSeO3における非弾性中性子散乱実験により、核ブリルアンゾーン境界においてマグノン伝播に強い非相反効果が観測された。この非相反応答は、ゾーン角とエッジ中間点を結ぶ中心位置で最も顕著に現れる。本研究では、これらの結果を有効線形スピン波モデルを用いて理論的に説明する。従来、キラル磁性体における方向依存性効果は、ブリルアンゾーン中心近傍の低運動量領域でのみ観測されることが知られていたが、本研究の結果は、非相反性がブリルアンゾーンの最大可能低減運動量領域においても持続することを示している。
Hidden symmetry-breaking in a kagome Ising ferromagnet
カゴメ金属材料は、そのフラストレーションを受けた格子構造とそれに付随するバンドトポロジーに起因する非従来型の電子現象を発現することが知られている。電荷密度波や超伝導といった相関電子秩序は、微視的起源が現在未解明である微妙な時間反転対称性の破れと複雑に絡み合いながら観測される。本研究では、カゴメ金属TbV₆Sn₆において、カゴメ層内の不均一な磁気モーメントに由来する時間反転対称性の破れの証拠を提示する。TbV₆Sn₆は、イジング強磁性秩序を示すTb三角層によって分離された金属性のVカゴメ層から構成されている。
Topological Metal-Insulator Transition within the Ferromagnetic state
凝縮系物理学における主要な課題の一つは、トポロジカル現象と相関電子物理学を統合し、これら二つの状態タイプを次世代量子デバイス開発に活用することである。金属-絶縁体転移（MIT）は、この二つの領域を橋渡しする中核的な現象であると同時に、電子状態の「オン/オフ」スイッチとしての役割も果たす。本研究では、代表的な物質であるK2Cr8O16が、バンドトポロジーの変化を伴う強磁性MITを示すことを実証する。
非弾性X線および中性子散乱実験と第一原理理論計算を統合的に用いることで、本研究はこの転移がフォノン軟化が認められないことから、パイエルス機構によって駆動されるものではないことを実証した。代わりに、この転移は強磁性相内におけるトポロジカル金属-絶縁体転移（topological-FM-MIT）として確立され、潜在的なアクシオン的性質を有することが明らかとなった。この転移においては、電子相関が絶縁体状態の安定化において重要な役割を担っている。本研究は、トポロジカル-FM-MITの発見を先導するものであり、磁性・トポロジー・電子相関の相互作用が示す全く新しいタイプのトポロジカル相転移のクラスを明らかにするものである。この成果は、磁性・トポロジー・電子相関が相互作用する独自の経路を解明した画期的な発見と言える。
TKG一族の新作だ
A Remarkable Application of Zassenhaus Formula to Strongly Correlated Electron Systems
2 つの非可換演算子の和の指数に対する Zassenhaus 分解は、これらの演算子が非混合随伴特性と呼ばれる単純な条件を満たす場合に大幅に簡素化されることを示します。
Evidence for spontaneous breaking of a continuous symmetry at a non-conformal quantum critical point
本研究では、量子臨界点（T = 0）において2つのXY準長距離秩序相間を遷移する、ℤ2対称性の自発的破れを特徴とする近接相互作用スピン-1鎖において、連続対称性の自発的破れが生じることを示す証拠を提示する。
Phonon Thermal Hall Effect: The Roles of Disorder, Annealing, and Metallic Contacts
フォノン熱ホール効果（THE）は、絶縁体において普遍的に観測されるにもかかわらず、その物理的起源が十分に解明されていない現象である。この現象の微視的メカニズムについては現在も議論が続いており、その一因として、実験条件のわずかな変動によって結果が大きく変化する現象が観測されており、これが制御困難な実験パラメータの存在を示唆している。本研究ではSrTiO3をモデル系として用い、熱ホール信号を抑制する要因として不純物と制御不能なひずみを同定した。熱伝導率の高い結晶では、熱ホール角∇ T y / ∇ T xが顕著に増大し（9 T印加時に最大0.3%に達する）、一方不純物を含む試料ではこの効果が実質的に消失する。重要な点として、これらの不純物を含む試料を大気中でアニール処理すると、熱ホール効果が部分的に回復し（9 T印加時に約0.1%）、長手方向の熱伝導率にはほとんど影響を及ぼさないことが確認された。この脱結合現象は、熱ホール効果の振幅が単にフォノンの平均自由行程によって決定されるわけではないことを明らかにしている。さらに、金属性および絶縁性の電極を用いて行った測定結果は、同一試料において完全に一致した。この結果は、この効果が副次的な信号に起因するものではないことを明確に示している。本研究により、フォノン熱ホール効果が結晶格子の本質的な特性であり、不純物に対して極めて敏感であることが実証されたことで、理論的な解釈の範囲が明確に限定されることとなった。
ユニバーサル熱ホール効果、バーニア研の追試か
Cuprate Twistronics for Quantum Hardware
近年、複雑酸化物層の制御技術、特に分子線エピタキシー法による原子層レベルの薄い銅酸化物超伝導膜の作製技術において著しい進展が見られ、ナノスケールの工学的アプローチが超伝導現象とその相互に関連する電子秩序を制御する新たな可能性を明らかにしている。これと並行して、極低温環境下での積層技術を用いたねじれ銅酸化物ヘテロ構造の創製は、重要な進展として注目されている。この手法は銅酸化物超伝導体の特性を活用することで、特異な量子状態の理解を深めるとともに、次世代量子技術の発展を牽引するものである。本総説では、銅酸化物ツイストロニクスという新たな研究分野における30年以上にわたる研究成果を体系的に考察し、実験的ブレークスルーと理論的進展の双方を検証する。さらに、これらの複雑な量子材料の潜在能力を最大限に活用する上で残された課題を克服するための方法論についても重点的に論じ、これらの材料が量子科学技術の新たな地平を切り拓く可能性について強調する。
Kinetic Inductance of Few-Layer \chNbSe2 in the Two-Dimensional Limit
ファンデルワールス（vdW）超伝導体は、単層膜レベルまで超伝導状態を維持する特性を有しており、この次元低減によって生じる新規な物理現象や機能性の探求が可能となる。本研究では、回路量子電磁力学（cQED）分野で広く用いられる超伝導コプレーナ導波路とマイクロ波測定技術を用いて、二次元vdW超伝導体である原子層薄膜\chNbSe2の動的インダクタンス特性を明らかにした。
Interband pairing as the origin of the sublattice dichotomy in monolayer FeSe/SrTiO_3
単層FeSe/SrTiO系において観測されたサブ格子二分性――これは2つのFeサブ格子間での対称性の破れを示す現象である――が近年報告されている。本研究では、この二分性の起源がバンド間ペアリングにあると提唱する。この現象は、正常状態において対称性が破れている場合であっても、ペアリング状態において対称性が破れている場合であっても、同様に成立する。正常状態で対称性が破れている場合、フェルミ面はサブ格子方向に分極しており、サブ格子間のd波ペアリングは必然的にバンド間ペアリングとして作用し、観測されるスペクトルの二分性を再現する。
The parent state in kagome metals and superconductors: Chiral-nematic Fermi liquid state
豊かな相関電子状態とトポロジカル電子状態を示すカゴメ金属および超伝導体は、量子材料研究において大きな注目を集めてきた。これらの特異な電子状態は、低温で発現する非従来型のキラル電荷密度波（CDW）によって引き起こされるが、このキラルCDW秩序の起源となる親状態については未解明のままである。本研究では、カゴメ金属および超伝導体において親状態となるキラルネマティック・フェルミ液体状態を発見したことを報告する。分光イメージング走査トンネル顕微鏡を用いて、CDWが抑制されたTi添加CsV3Sb5を詳細に調査した結果、多軌道フェルミ面がすべての鏡面対称性を破っており、明確な掌性を示すことが明らかとなった。
Impact of Electron Correlations on Infinite-Layer Cuprates and Nickelates
非従来型超伝導の最適化には、相互作用強度のバランス調整が不可欠である。したがって、異なる物質群間での相関強度を正確に決定することが極めて重要となる。本研究では、無限層構造を有するPrNiO₂およびSrCuO₂について、X線吸収分光法（XAS）と共鳴非弾性X線散乱（RIXS）を組み合わせた解析を行い、これらの物質の相互作用強度を公平に比較可能な手法を提示する。
First-principles evidence for conventional superconductivity in a quasicrystal approximant
準結晶（QC）は並進対称性を持たない長距離秩序を示す物質系であり、この系においてはBCS理論の基礎原理が直接的には適用できない。しかしながら、QCおよびその近似結晶（AC）に関する実験的研究では、従来のs波電子-フォノン結合型超伝導が観測されている。本研究では、この一見矛盾する現象を第一原理計算に基づいて直接的に解明した。最先端のab initio手法を用いて、最近発見されたAC物質Al13Os4の超伝導特性を計算し、そのバルク転移温度Tcを定量的に再現することに成功した。これは我々の知る限り、AC物質におけるTcの初めてのab initio決定例であり、電子-フォノン結合理論がこれらの系においても予測的有効性を有することを実証するものである。
Introduction to the Modern Theory of Bose-Einstein Condensation, Superfluidity, and Superconductivity
本論文では、ボース・アインシュタイン凝縮、超流動、および超伝導に関する現代理論を体系的にレビューする。超流動流の熱力学的原理と、凝縮状態にあるボース粒子の運動方程式を導出する。レナード・ジョーンズポテンシャルを用いた計算機シミュレーションにより、-転移現象と超流動粘性率について詳細に解析する。さらに、高温超伝導の統計力学的理論体系を提示する。従来の理論アプローチ――基底エネルギー状態凝縮説、非回転性超流動流理論、および巨視的波動関数理論――との比較を批判的に行い、本理論の独自性と優位性を明らかにする。
Accelerating two-dimensional tensor network optimization by preconditioning
本研究では、多体量子系のシミュレーションに用いられるテンソルネットワーク手法である無限投影絡み合い対状態（iPEPS）に対する勾配ベース最適化手法を再検討する。この手法には2つの主要な課題が存在する：エネルギーおよび勾配の評価に伴う高い計算コストと、最適化過程の収束を遅らせる条件の悪い最適化地形である。最適化ステップ数を削減するため、我々は計量テンソルの主項から導出される効率的な前処理行列を導入する。HeisenbergモデルおよびKitaevモデルを用いたベンチマーク実験により、本手法が標準的な最適化手法と比較して全体的な計算効率において顕著な改善を示すことを実証した。
Direct observation of room-temperature exciton condensation
励起子凝縮――相互作用によって駆動される巨視的にコヒーレントな対形成フェルミ粒子状態――は、超伝導と同様に固体中で散逸のないエネルギー輸送を実現する可能性を秘めている。励起子の有効質量が小さくクーロン結合が強いという特性から、高い転移温度が期待されるものの、純粋な励起子凝縮の実証はこれまで極低温条件に限定されていた。本研究では、単層タングステンセレン化物において、300Kの室温かつ大気圧下で暗励起子の準平衡凝縮状態を直接観測することに成功した。この成果は、以下の手法によって達成された：（1）自由励起子を閉じ込めるためにナノスケールの間隔勾配を有するスタークトラップを作製し、有限サイズ効果の尺度を設定、（2）非共鳴オフ軸光注入法を用いて局所密度-温度軌跡を制御、（3）表面プラズモンポラリトン増強型マイクロ球体補助顕微鏡法を採用し、暗励起子の発光強度を増強するとともに、回折限界以下の空間分解能で第一次空間コヒーレンスを直接イメージングした。観測結果からは、明確な縮退閾値と明瞭な相転移が確認され、これは代数的減衰を示す第一次空間コヒーレンスの延長と、普遍的なベレジンスキー-コスターリッツ-トウレス基準と一致する臨界指数によって裏付けられている。同一の凝縮現象を示す特徴は、30個以上の独立した試料すべてにおいて一貫して観察された。
AC magnetometry of van der Waals magnets using ultrasensitive Graphene Hall sensors
二次元材料の動的磁気特性を解明するためには、ナノスケール試料から生じる微小な磁場を検出可能な高感度測定技術が不可欠である。本研究では、超高感度グラフェン・ホールセンサーを用いて、強磁性Fe3-xGeTe2ナノフレークの交流および直流磁気測定を定量的に実施し、その結果を報告する。
‐2025/11/10,11‐‐
Intrinsic Fracture Nonreciprocity at the Nanoscale
格子不整合インターフェースを通じて設計された 2 次元ヘテロ構造において、亀裂抵抗の方向非対称性として現れる、固有の破壊非相反性を明らかにします。
Twistraintronics in Square Moire Superlattices of Stacked Graphene Layers
本研究では、積層グラフェン系において制御された歪み誘起型の正方形モアレパターンを初めて観測した。基板に固有の皺を選択的に変位させることで、通常の三角形モアレ秩序から可逆的に正方形モアレ秩序へと転移させることに成功した。走査型トンネル顕微鏡による観察では、楕円形のAAドメイン構造が明らかになり、分光測定ではフェルミ準位近傍に分裂したヴァン・ホーベ特異点を伴う狭い電子バンドが観測され、強い電子相関の存在が確認された。
In-Plane Field induced Quantized Longitudinal Conductivity in Magnetic Topological Insulators
我々は、強い面内磁場下で e2/h の量子化された縦方向伝導率を特徴とする、三層磁性トポロジカル絶縁体における面内量子化 (IPQ) 状態の発見を報告
Altermagnetic Spin Precession and Spin Transistor
反強磁性体はスピントロニクス分野において極めて有望な材料であるが、その本質的なスピンダイナミクスとそれに伴う輸送特性についてはほとんど未解明のままである。本研究では、d波交代磁性体を用いた多端子系構成におけるスピン分解量子輸送現象を詳細に調査した。その結果、運動量空間における反強磁性スピン分裂が実空間において興味深いスピン歳差運動を引き起こし、特徴的なスピンパターンを形成することが明らかとなった。
Quantum-Uncertainty-Governed Spin Dynamics in s-d Coupled Systems
本研究では、遍歴電子と局在磁気モーメント間における脱結合-結合-再脱結合過程の完全な動力学的進化において、s-d交換相互作用によって支配される角運動量演算子に由来するハイゼンベルクの不確定性原理による量子ゆらぎ効果を詳細に調査する。
Non-local synchronization of continuous time crystals in a semiconductor
互いに弱く結合したシステムの構成要素が統一的な集団的挙動を示すようになる同期現象は、科学者たちを長年にわたって魅了してきた。その例としては、結合した振り子時計の周期的振動から、生物学的システムにおけるリズミカルな挙動に至るまで多岐にわたる。本研究では、固体状態プラットフォームにおいてこの現象を実証する。具体的には、半導体中に存在する空間的に離れた位置にある自己発振型の電子-核スピン系においてこの効果を確認した。
Direct imaging of magnetotransport at graphene-metal interfaces with a single-spin quantum sensor
磁気輸送現象は、ホール効果や磁気抵抗効果（MR効果）など、凝縮系物理学における多くの重要な物理現象を解明する上で重要な役割を果たしている。これまで行われてきた磁気輸送研究の大半は、バルク抵抗測定に基づいており、輸送現象の微視的な空間パターンを直接観察することは困難であった。本研究では、室温環境下でグラフェン-金属ハイブリッドデバイスを用いて、走査型単一スピン量子磁力計による磁気輸送のナノスケールイメージングに成功したことを報告する。
Perspective on Moreau-Yosida Regularization in Density-Functional Theory
密度汎関数理論において、モアウー・ヨシダ正則化は理論の再定式化を可能にするとともに、コーン・シャム近似を数学的に厳密に定義する手法を提供する。さらに、この手法は密度-ポテンシャル反転スキームにおいても活用され、密度空間およびポテンシャル空間の位相を適切に選択することで、古典的な場の理論と直接的な関連付けが可能となる。本論文では、この正則化手法が密度汎関数理論において示す多様な応用例を紹介するとともに、今後の理論的発展の可能性について考察する。
Review of the tight-binding method applicable to the properties of moiré superlattices
モアレ超格子は、多様なエキゾチック量子現象を研究するための汎用性の高いプラットフォームとして注目を集めている。オングストロームスケールの材料とは異なり、モアレ長スケール系は多数の原子から構成され、その電子構造は格子緩和によって大きく変調される。これらの特性は、理論研究において極めて大きな課題を提示している。現在利用可能な理論アプローチの中でも、タイトバインディング（TB）法は、ツイストグラフェン、ツイスト遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）、および関連するモアレ材料などの系における電子特性・輸送特性・光学特性を予測するために広く用いられている。本総説では、グラフェン系・TMD系・hBN系モアレ超格子をモデル化する際に一般的に用いられる原子論的TBハミルトニアンと数値計算手法について、包括的な概説を行う。
Disorder-broadened topological Hall phase and anomalous Hall scaling in FeGe
磁気スキルミオンは、トポロジカル保護されたスピン構造であり、低消費電力型スピントロニクスメモリおよび論理デバイスの有望な候補材料として注目されている。スキルミオンを利用したデバイスを実現するには、構造的不規則性がこれらの物質の安定性や輸送特性に及ぼす影響を理解することが不可欠である。本研究では、80 nm厚のエピタキシャルFeGe薄膜において、10^11～10^14イオン/cm^2の範囲のNe+イオン照射量を系統的に変化させることで、欠陥密度を制御した。その結果、磁気相境界の変化および電子散乱特性の変化を定量的に評価することに成功した。
Probing the atomic dynamics of ultrafast melting with femtosecond electron diffraction
融解は日常生活において普遍的に見られる相転移現象であり、温度や圧力といった熱力学的パラメータによって支配される。これに対し、超高速融解は急激なエネルギー入力に対する微視的応答によって制御されるため、原子間結合の強度と動的特性、さらには格子へのエネルギー流速を明らかにすることが可能である。これらの過程を正確に記述することは依然として困難であり、遭遇する過渡状態に関する詳細な知見が求められる。本研究では、フェムト秒電子線回折測定によって得られたデータを報告する。この測定手法により、銅の超高速固体-液体相転移過程における構造変化を捕捉することに成功した。
LeMat-Bulk: aggregating, and de-duplicating quantum chemistry materials databases
材料科学データベースの急速な拡大は、機械学習を活用した材料探索を加速させる一方で、データ統合、重複管理、相互運用性といった新たな課題も生じさせている。これらの課題を解決し、材料研究の効率化を図るためには、堅牢な標準化手法と重複排除手法の確立が必要不可欠である。本研究では、Materials Project、OQMD、Alexandriaの3つのデータベースを統合した統一データセット「LeMat-Bulk」を提案する。このデータセットにはPBE法による計算結果が得られた530万件以上の材料データが含まれており、さらにPBESolおよびSCAN汎関数を用いた計算結果の最大のコレクションとしても位置付けられる。
Novel Pressure-Induced Transformations of PbTiO3
我々は、シンクロトロン X 線回折と密度汎関数理論 (DFT) 計算を組み合わせて、室温とレーザー加熱の両方で 100 GPa までのチタン酸鉛 (PbTiO3) の挙動を調査しました。
Uniaxial stress tuning of the anomalous Hall effect in Mn3Ge
磁性材料における調整可能な電子物性は、新規な物理現象を引き起こし、これらを新規スピントロニクスデバイスの設計に応用できる可能性を秘めている。本研究では、六方晶系のフラストレーション反強磁性ホイスラー化合物Mn3Geにおいて、一軸応力が異常ホール効果（AHE）に及ぼす影響について報告する。
Anisotropy of linear magnetoresistance in Kagome metal ZrV6Sn6
カゴメ格子構造は、その独特な原子配列によって生じる多様な磁気特性と非自明な電子状態により、広範な研究対象となっている。この特異な結晶構造は、巨視的量子現象を探求するための優れた実験系を提供するものである。本研究では、166型カゴメ金属であるZrV6Sn6単結晶において観測された異常な輸送特性について報告する。磁場方向と電流方向に依存して、二次磁場抵抗効果（QMR）と一次磁場抵抗効果（LMR）の両方が観測された。
Coupled dimerized alternating-bond quantum spin chains in the distorted honeycomb-lattice magnet Cu5SbO6
一次二量体展開計算と量子モンテカルロシミュレーションを使用して、歪んだハニカム化合物 Cu5SbO6 の粉末平均非弾性中性子散乱および磁化データを分析します。
Structural modulation, physical properties, and electronic band structure of the kagome metal UCr6Ge6
CoSn構造型にfブロック元素がインターカレートされたR M 6 X 6組成比の化学的柔軟性により、カゴメ格子に関連するフラットバンドをフェルミ準位に調整することが可能となり、さらにf電子格子とd電子格子間の相互作用に起因する創発的現象が発現する。しかしながら、「166」化合物群において5f元素は4f元素に比べて著しく過小評価されている。本研究では、単結晶成長法によりUCr6Ge6の合成に成功し、この物質がモノクリン配位歪を有するY0.5Co3Ge3型構造を形成することを明らかにした。
Dual holography as functional renormalization group
本研究では、経路積分形式における関数的繰り込み群（Functional Renormalization Group: RG）と双対ホログラフィー枠組みとの関係性を詳細に検討する。特に、これら二つの概念が相互に理解可能な形で表現され得ることを明らかにする。従来の関数的RGの定式化を用いる代わりに、確率分布関数に対する関数的RG方程式を考察する。この場合、RGフローはフォッカー・プランク型の方程式によって支配される。
Flat electronic bands from cooperative moiré and charge order
ファンデルワールスヘテロ構造において、長波長超周期的なモアレポテンシャルから平坦な電子バンドが形成される現象は、多様な調整可能な相関電子状態およびトポロジカル相の創製と制御の基盤となる。しかしながら、この基礎となるモアレ周期性は通常、ヘテロ構造の固定的な特性と見なされている。本研究では、構成材料の一つにおいて電荷密度波（CDW）が形成されることで、新たなモアレ周期性が創発し得ることを明らかにした。具体的には、TiSe2/グラファイトエピタキシャルヘテロ構造において、通常状態の格子不整合から予想される波長よりも桁違いに長い周期を持つ超周期ポテンシャルが実現可能であることを示した。
Large Spontaneous Nonreciprocal Charge Transport in a Zero-Magnetization Antiferromagnet
固体物質における時間反転対称性と空間反転対称性の自発的破れは、多様な興味深い物理現象を引き起こす。これらの現象は従来、絶縁体において広く研究されてきたが、金属系における同様の研究は未だ十分に行われていない。本研究では、ジグザグ型金属間化合物NdRu2Al10において、自発的（すなわち磁場ゼロ条件下）に生じる非相反電荷輸送現象の観測とその特性について報告する。
Magneto-Optical Study of Chiral Magnetic Modes in NiI: Direct Evidence for Kitaev Interactions
本研究では、磁気透過率測定、ファラデー角回転測定、および磁気円二色性測定を通じて、ファンデルワールス多強磁性材料であるNiI₂の磁気励起スペクトルが、従来用いられてきた螺旋スピンモデルよりも、キタエフ型スピンモデルによってより正確に記述されることを実証する。
Linear tetramer formation in nonmagnetic pyrochlore niobate
我々は、パイロクロアネットワーク上に形式上四価のNb4+（S = 1/2）イオンが存在するにもかかわらず非磁性絶縁状態を示すパイロクロアY2Nb2O7の変位短距離秩序を調査した。
Ultrafast symmetry modulation and induced magnetic excitation in the Kagome metal RbV3Sb5
フラストレーションを受けたカゴメ金属における光と物質の相互作用は、隠れた量子状態へのアクセスを可能にする一方で、超高速励起下における対称性の破れの微視的起源は依然として解明されていない。本研究では、第一原理リアルタイムシミュレーション手法を用いて、RbV₃Sb₅におけるレーザー誘起対称性破れの微視的機構を明らかにする。
Compression-induced magnetic obstructed atomic insulator and spin singlet state in antiferromagnetic KV2Se2O
多体複雑系の中でも、金属-絶縁体転移は基礎科学における重要な研究対象であり、特に科学的探求の豊かな鉱脈となっている。モット絶縁体、アンダーソン局在、パイエルス転移といった確立されたモデルでさえ、特定の物質系で観測される複雑かつ相互に絡み合った現象を完全に説明するには不十分である。新たに発見された室温反強磁性候補物質KV2Se2Oは、100 K以下でスピン密度波転移を示す特性を有しており、多体効果と非従来型磁性の相互作用、特に極限条件下で予想される金属-絶縁体転移を研究するための独自の実験プラットフォームを提供する。本研究では、構造相転移を伴わずに金属的挙動を抑制することで誘起される絶縁体状態について報告する。
Low Temperature Two Fluid State in SmB6
直流輸送特性、比熱、磁化、および2コイル間相互インダクタンスの測定を用いた包括的な研究により、SmB6における3つの温度領域に関する理解が得られた：（i）𝑇 ≥ 𝑇∗（約66 K）、（ii）𝑇𝑔（約40 K） ≤ 𝑇 < 𝑇∗、および（iii）𝑇 < 𝑇𝑔である。𝑇∗以下で現れる近藤効果の破綻により、不規則性に起因する磁気揺らぎが解放され、バルク領域の近藤温度（約116 K）と表面近藤温度（𝑇𝑘𝑠 ≈ 7 K）が分離される。𝑇𝑔以下では磁気揺らぎが減衰するに伴い、表面近藤遮蔽効果が回復し、トポロジカル表面状態が安定化するとともに、ギャップ内に特徴的なエネルギー準位（約2.2 meV）が形成され、この準位を介したディラック型キャリアの励起が観測される。ナイキストインピーダンス解析からは、純粋に容量性の挙動から容量性-誘導性の挙動への遷移が明らかとなり、これは𝑇𝑔以下において不規則性に駆動される重い準粒子と軽い高移動度キャリアからなる二流体相の出現を示している。我々は特徴的な長さスケールℒ𝜈を特定し、
Uniaxial stress control of versatile helimagnetic phases in the square-lattice itinerant magnet EuAl4
本研究では、正方格子遍歴磁性体EuAl₄における磁気相図に対する一軸応力の影響を詳細に調査した。スピン・格子・電荷間の強い相互作用により、菱形および正方スカイルモン格子を含む多様なヘリマグネティック相が形成される。電気抵抗率と磁化測定に中性子散乱測定を併用した結果、[010]方向に沿った数十MPa程度の圧縮応力が、反強磁性特性を強化し、最低温度における単一𝐐スパイラル状態における磁気変調周期を短縮させることが明らかとなった。この効果により、複数の相の臨界温度と臨界磁場がいずれも上昇することが確認された。
Spatio-temporal migration of antiferromagnetic domain walls in Sr2IrO4
レーザーポンププローブ時間分解コヒーレント磁気X線回折イメージングにより、100 K におけるモット絶縁体 Sr2IrO4 の反強磁性ドメイン壁の移動速度を測定しました。
Phase controlled multi-terminal Josephson junction in ternary hybrid nanowire
本研究では、ハイブリッド型半導体-超伝導体構造であるInAsSb-Alナノクロスにおける多端子ジョセフソン接合構造を報告する。このハイブリッドナノクロス構造は分子線エピタキシー法によって成長され、反対方向に成長したInAsSbナノワイヤをAs原子の媒介作用によって融合させることで形成される。本論文では、この複雑な三元系融合機構を温度依存性相図を用いて理論的に解明するとともに、原子分解能イメージング技術によって結晶構造の詳細を明らかにする。
Anomalous Nodal Gap in a Doped Spin-1/2 Antiferromagnetic Mott Insulator
ドープされたモット絶縁体においては、絶縁体-金属転移近傍において多くの創発現象が観測される。高温銅酸化物超伝導体では、反強磁性（AFM）秩序がキャリアドーピングによって徐々に抑制される過程で超伝導が発現し、さらに謎に包まれたノードギャップが点ノードへと進化する際にd波超伝導ギャップが形成される。本研究では、銅酸化物の5d電子系に相当する電子ドープ型Sr2IrO4について、角度分解光電子分光法を用いて詳細に調査した。低ドープ濃度領域では、フェルミ準位近傍に電子状態が形成されるとともに、AFM秩序のゾーン境界にギャップが現れる現象が観測され、これは電子ドープ型銅酸化物におけるAFMギャップの形成と類似した特徴を示している。
Prevailing orbital excitations in paramagnetic kagome superconductor Cs(V0.95Ti0.05)3Sb5
ミューオンを高感度な局所磁場プローブとして用い、静的な磁気モーメントと長距離電荷秩序のいずれも顕著に欠如した特異な物質である層状カゴメ超伝導体Cs(V0.95Ti0.05)3Sb5の研究を行った。横磁場μSR測定の結果、ミューオン・ナイトシフトによって得られた局所磁化率は、約20 meVの分裂エネルギーを持つ軌道励起によって支配されていることが明らかとなった。
Microscopic origin of period-four stripe charge-density-wave in kagome metal CsV3Sb5
非従来型の密度波とエキゾチックな超伝導の相互作用は、近年大きな注目を集めている。カゴメ格子超伝導体A V 3 Sb 5（A = K、Rb、Cs）は、量子相転移とそれに伴う対称性の破れを研究するための理想的なプラットフォームを提供する。これらの量子相の中でも、特に4a0ストライプ型電荷密度波（CDW）は、A = RbおよびCs系において走査トンネル顕微鏡（STM）および核磁気共鳴（NMR）測定によって広く観測されている。しかしながら、4a0ストライプCDWの微視的起源は依然として解明されておらず、この現象に関する理論的研究はこれまで報告されていない。本論文では、4a0ストライプCDWの出現に関する微視的機構を提案する。我々は、カゴメ格子の幾何学的フラストレーションに起因する短距離磁気揺らぎに着目し、2×2結合秩序を伴う12サイトカゴメ格子ハバードモデルにおけるCDW不安定性を、パラマグノン干渉機構の観点から解析した。
Controllable Superconductivity in Suspended van der Waals Materials
調整可能な超伝導体は、次世代量子技術の発展において極めて汎用性の高い基盤材料である。本研究では、局所的なひずみ制御と超伝導状態の熱的変調という手法を用いて、懸架状態のNbSe2薄膜層において制御可能な超伝導特性を実現することに成功した。
一方向には損失のない超電流の流れを可能にしつつ、逆方向の電流を遮断する超伝導ダイオードは、超伝導エレクトロニクスにおいて中核的な構成要素として注目を集めて注目を集めている。編集可能な超伝導ダイオードの開発が実現すれば、動作要件に応じて動的に再構成可能な量子回路など、革新的な応用分野が開拓される可能性がある。本研究では、優れたチューニング可能性を有する二次元酸化物界面超伝導体であるLaAlO3/KTaO3ヘテロ構造において、超伝導ダイオード効果（SDE）を初めて観測したことを報告する。
High-resolution magnetostriction measurements of the Pauli-limited superconductor Sr2RuO4
本研究では、高品質単結晶試料を用いて、パウリ限界超伝導体Sr2RuO4の高分解能磁気ひずみ測定を実施した。面内磁場印加条件下において、顕著なヒステリシスを伴う一次超伝導転移が観測され、試料の相対的長さ変化ΔL/Lは10⁻⁸オーダーの値を示した。測定結果の信頼性を確保するため、特に面内磁場配置においてデータに大きな影響を及ぼす可能性のある磁気トルクの影響を最小限に抑えることに重点を置いた。磁場角度分解磁気ひずみ測定法を採用することで、この目的を達成した。ヒステリシス領域内において、パウリ限界上臨界磁場をわずかに下回る領域で、磁気ひずみ係数に山状の異常が認められた。さらに、この異常を裏付ける形で、磁気ひずみの磁場角度微分には特徴的な二重ピーク構造が確認された。これらの知見は、Sr2RuO4におけるフルデ・フェレル・ラーキン・オブチンニコフ（FFLO）相の出現に伴う格子応答を反映している可能性があるものの、一次転移の幅が広がった可能性も完全には排除できない。特に注目すべきは、この磁気ひずみ異常が従来のNMR測定で示唆されていたFFLO相境界とは定性的に異なる点であり、本物質におけるFFLO状態の本質を解明するためには、さらなる実験的・理論的研究が必要であることを示唆している。
‐2025/11/6,7‐‐
Expert Evaluation of LLM World Models: A High- Superconductivity Case Study
大規模言語モデル（LLM）は、科学文献の探索において強力なツールとして大きな可能性を示している。しかしながら、専門分野における複雑な質問に対して、科学的に正確かつ包括的な回答を提供するLLMの有効性については、現在も研究が続けられている分野である。本研究では、高温超伝導体（高温銅酸化物）分野を具体例として取り上げ、LLMシステムが専門家レベルの文献理解能力を有しているかどうかを評価した。
Automatic tuning of a donor in a silicon quantum device using machine learning
シリコン基板上に形成されたドナースピン量子ビットは、99%を超える忠実度で1量子ビット操作および2量子ビット操作を実現可能であり、30秒を超えるコヒーレンス時間を有するとともに、産業レベルの製造プロセスとの互換性を備えている。これらの特性は、このプラットフォームを用いた大規模量子プロセッサの開発、およびこのような複雑なデバイスの自動調整・動作制御技術の確立を強く動機付けるものである。本研究では、シリコンデバイス内にイオン注入されたドナーの電荷遷移を自動検出し、単一ショット電荷読み出しを調整可能で、さらにドナーサイトへの入出力トンネル率が完全に等しくなるゲート電圧パラメータを同定可能な、機械学習アルゴリズムの世界初の実装例を提案する。
High luminescence efficiency of multi-valley excitonic complexes in heavily doped WSe2 monolayer
第VI族遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）の単原子層は、極めて強い光-物質結合を示す二次元半導体であるが、通常、発光量子収率が低いという課題を有する。本論文では、WSe₂単原子層の強n型ドープ領域を詳細に検討し、中性状態と比較して最大2桁も強い光ルミネッセンス信号が、多粒子エキシトン複合体によって生成されることを明らかにした。
KAN-Enhanced Contrastive Learning Accelerating Crystal Structure Identification from XRD Patterns
結晶構造の正確な決定は材料科学の中核をなすものであり、組成-構造-物性の関係性の理解や新規材料の発見を支える基盤技術である。粉末X線回折は、この目的において極めて重要な分析手法であり、その汎用性と信頼性から広く用いられている。しかしながら、現在の解析パイプラインは依然として専門家の知見に大きく依存しており、反復的なフィッティングプロセスも時間を要するため、ハイスループット処理や自律的な運用環境における拡張性に限界がある。本研究では、物理学的知見に基づく対照学習フレームワーク「XCCP」を提案する。本手法では、粉末回折パターンを候補となる結晶構造と共有埋め込み空間内で整合させることで、効率的な構造検索と対称性認識を可能にする。
Krylov Complexity Meets Confinement
高エネルギー物理学において、閉じ込めとは基本粒子が互いに結合したままの状態を保つ傾向を指し、これにより粒子が自由な孤立実体として観測されることが妨げられる現象を意味する。興味深いことに、この閉じ込め現象に類似した振る舞いが、特定の凝縮系物質においても観測される。例えば、横方向および縦方向の磁場が存在するイジングモデルでは、縦方向磁場によって誘起される線形ポテンシャルの影響により、ドメイン壁が中間子様の束縛状態に閉じ込められる現象が生じる。本研究では、イジングモデルを用いて、量子状態に対してハミルトニアンを繰り返し作用させた際に量子情報が拡散する度合いを定量化する尺度であるクリロフ状態の複雑性が、閉じ込め状態を敏感かつ定量的に検出する有効な指標として機能することを実証する。
T-square electric resistivity and its thermal counterpart in RuO2
本研究では、近年特に注目を集めている金属酸化物RuO₂における低温領域の電気伝導特性と熱伝導特性について詳細に検討した。電気抵抗率を精密に測定した結果、この材料の電子輸送特性に関する従来の研究では検出されていなかった、約20 K以下での二次の温度依存性が確認された。このT²依存性を示す抵抗率の前因子は、電子比熱を考慮すると、既知のKadowaki-Woodsスケーリング則から予測される値と一致する。4種類の異なる試料におけるこの抵抗率振幅の変化は、残留抵抗率の8倍という大きな変動にもかかわらず、無視できる程度であった。さらに、フォノンによる散乱に起因するT⁵依存性の抵抗率も観測された。ゼロ磁場および12 Tの磁場下で熱伝導率κを測定することにより、電子成分とフォノン成分を分離解析した結果、電子成分は絶対零度においてヴィーデマン・フランツ則に従うものの、有限温度領域では下方に偏倚することが判明した。この現象は、電子系と熱伝導系のT²依存性抵抗率の前因子間に3倍の不一致が生じていることに対応している。
Experimental confirmation of the magnetic ordering transition induced by an electronic structure change in the metallic triangular antiferromagnet Co1/3TaS2
本研究では、DFT+DMFT計算と組み合わせた角度分解光電子分光（ARPES）測定を行い、金属性三角反強磁性体Co1/3±ϵTaS2（ϵ ≈ 0.007）において、磁気秩序ベクトルがQ=（1/2,0,0）からQ=（1/3,0,0）へ転移する現象が、系の電子構造変化によって引き起こされることを明らかにした。
AI-Driven Discovery of High-Temperature Superconductors via Materials Genome Initiative and High-Throughput Screening
本研究は自然界から着想を得て、材料ゲノムイニシアティブの手法を応用し、高温超伝導体（HTSC）の主要構成要素を同定するものである。AI技術とハイスループットスクリーニングを統合することで、超伝導発現に重要な「遺伝子因子」を明らかにした。高温超伝導技術（HTS）手法と高度な機械学習モデルを組み合わせることで、機能型畳み込みニューラルネットワーク（CNN）が候補化合物の正確な外挿を可能にすることを実証した。ICSD、Materials Project、CODといった大規模データベースを活用し、開発したHTSパイプラインによって超伝導体を分類するとともに、CNNおよび長期短期記憶（LSTM）モデルを用いて超伝導転移温度（Tc）とその基礎元素を予測した。超伝導を示さない材料データの不足という課題に対しては、非超伝導材料53,196種からなるデータセット（DataG Non-Sc）を構築し、機能型APIを活用した新規ニューラルネットワークアーキテクチャを導入することで、予測精度の向上を実現した。本研究成果は、HTS技術とAI駆動型モデルを統合することがHTSC材料分野の発展において持つ変革的な可能性を浮き彫りにしており、Pu元素およびH元素（Tcが約100 Kに達する）が高温超伝導の重要な予測因子であることを明らかにした。これらの元素がこれらの材料における重要な遺伝子因子として機能している可能性が示唆される。
KTaO3-Based Supercurrent Diode
超伝導ダイオード効果（SDE）は、非相反的な臨界電流特性を特徴とする現象であり、無散逸エレクトロニクスおよび量子回路の将来的な基盤技術として有望視されている。SDEを実現するには、デバイス内における時間反転対称性と反転対称性の両方を破る必要がある。本研究では、導電性原子間力顕微鏡（c-AFM）リソグラフィー技術を用いて、LaAlO3/KTaO3（LAO/KTO）界面上に再構成可能な超伝導弱結合（WL）構造をパターン形成した。ナノスケールレベルでWLの形状を意図的に設計することで、適度な面外磁場が存在する条件下においても、これらのデバイスにおいてSDEの発現に成功した。
Magnetism and Peierls distortion in Dirac semimetal CaMnBi2
A Mn X 2型ディラック半金属（Aはアルカリ土類金属または二価希土類元素、XはBiまたはSb）では、反強磁性Mn X層と交互に積層したX原子からなる伝導性正方形ネット構造のディラック電子層が形成される。これらの物質系において、傾角反強磁性秩序は時間反転対称性（TRS）を破ることが可能であり、これによりワイル半金属状態が発現する。CaMnBi2では、この現象がT ∗ ∼ 50 K以下で実現すると提案されており、電気抵抗率および光学伝導度において異常が観測されている。本研究では、偏極中性子回折、非偏極中性子回折、X線回折、および密度汎関数理論（DFT）計算を用いて単結晶CaMnBi2を詳細に解析し、その基礎となる結晶構造と磁気構造を明らかにする。
Extrinsic anomalous Hall effect in altermagnets
交換分裂が大きい極限において、交代磁性スピンラウエ群の約半数において、外因性異常ホール伝導率（AHC）が内因性異常ホール伝導率に匹敵することがわかった。
Revisiting Nishimori multicriticality through the lens of information measures
量子誤り訂正の閾値は、ランダム統計モデルにおける西森物理学と密接に関連している。本研究では、コヒーレント情報をはじめとする量子情報尺度を西森線の範囲を超えて拡張し、これらを相転移の鋭敏な指標として確立することに成功した。
Emergence of Ferromagnetism from Planar Defects in EuSn2As2 Antiferromagnet
本研究では、反強磁性層状半金属EuSn₂As₂のナノスケール構造特性について詳細に検討し、その特異な磁気物性がこの構造特性に起因することを明らかにした。高分解能透過電子顕微鏡観察により、研究対象とした単結晶試料の格子中に平面欠陥が存在することを確認した。微細構造解析と密度汎関数理論（DFT）解析を統合的に用いることで、単一の平面ナノ欠陥がバルク格子のEuSn₂As₂相とは異なる新規相EuSnAs₂の層を形成していることを実証した。
The nexus between negative charge-transfer and reduced on-site Coulomb energy in correlated topological metals
層状3d遷移金属二カルコゲニド（TMD）であるCoTe2とNiTe2は、トポロジカルディラックII型金属である。これらのdバンドは、CoOやNiOで見られるような相関誘起バンド狭まりを示さない。我々は、単粒子部分状態密度と価電子帯共鳴光電子分光法（PES）を用いた二正孔相関サテライトを用いて、オンサイトクーロンエネルギーU d d を定量化し、CoTe2/NiTe2でU d d = 3.0 eV/3.7 eVを得た。
On the dynamics of the Meissner and the Becker-London effects
超伝導体の最も基本的な特性として、マイスナー効果を示すことが一般的に認められている。これに匹敵する重要性を持つのが、ベッカー-ロンドン効果、すなわち回転する超伝導体内部で磁場が生成される現象である。近年、ヒルシュは、従来の超伝導理論においては、これらの効果が動的にどのように生成されるかという問題すら未だ十分に検討されていないことを指摘した。本研究では、これら2つの効果における電磁場の時間発展について詳細に検討することで、この分野における未解決の研究ギャップを埋めるものである。この目的のため、我々は超伝導体に対する最も単純な従来型構成方程式、すなわちロンドン方程式を付加したマクスウェル方程式を解く。その結果、これまでヒルシュが予想していたのとは対照的に、従来の理論がマイスナー効果とベッカー-ロンドン効果の両方の動的挙動を正確に記述し得ることを実証する。さらに、本研究で扱う物理過程の動力学は、これほど簡略化された記述レベルにおいても、極めて豊かで興味深い性質を示すことが明らかとなった。
‐2025/11/5‐‐
Origin of sublattice particle-hole asymmetry in monolayer FeSe superconductors
鉄系超伝導体において、単位胞内の2つの鉄原子は通常、結晶対称性によって関連付けられている。このため、超伝導ギャップには単位胞内における変動は生じないと予想される。しかしながら、最近の実験結果はこの予想に反し、粒子-孔対称性が非対称な状態で単位胞内ギャップ変動を報告している。本研究では、SrTiO基板上に成長した単層FeSeにおいて、2つの鉄サブ格子間に見られるこの非対称性の起源について考察する。その結果、基板に起因する反転対称性の破れに加え、基板のネマティック対称性の破れがこの非対称性の観測において決定的な役割を果たしていることが明らかとなった。
奇周波数超伝導マジ？
Spin and orbital excitations in undoped infinite layers: a comparison between superconducting PrNiO2 and insulating CaCuO2
無限層ニッケル酸化物は、銅酸化物系超伝導体に匹敵する最も有望な超伝導体の一つであるが、銅酸化物系との重要な差異が報告されている。本研究では、化学的にドーピングされていない超伝導体PrNiO₂を対象に、運動量分解および偏光分解型共鳴非弾性X線散乱（RIXS）測定を実施した。得られた結果を、基準物質である無限層銅酸化物CaCuO₂の磁気励起および軌道励起特性と比較考察する。
Superconducting pairing correlations on a trapped-ion quantum computer
フェルミ・ハバードモデルは、高温超伝導体をはじめとする強相関物質のシミュレーション研究における基礎理論モデルとして位置付けられている。量子シミュレーション装置や量子コンピュータの開発において、このモデルの正確なモデリングは重要な研究動機となっている。しかしながら、超伝導ペアリング相関の直接的な検出はこれまで実現されていない。この困難の原因は、第一にペアリング相関が非対角成分として現れる性質（このため局所密度測定法では検出が困難であること）、第二に超伝導状態を制御的に準備することの難しさにある。本研究では、Quantinuum社のトラップイオン型量子コンピュータ「Helios」を用いてシミュレーションした3種類の異なるフェルミ・ハバードモデル系において、有意なペアリング相関の測定に成功した。具体的には、以下の3つの系における測定結果を報告する：1）半充填状態の正方格子モデルにおいて電磁場によって誘起される非平衡状態のペアリング相関、2）チェッカーボード・ハバードモデルの近似基底状態におけるd波ペアリング相関、3）ニッケル酸塩超伝導体に関連する二層モデルにおけるs波ペアリング相関である。
Generalized Witt and Morita equivalences
この研究では、通常の森田同値関係よりも洗練されていない融合カテゴリ間の新しい同値関係のファミリーを導入します。
From Densities to Potentials: Benchmarking Local Exchange-Correlation Approximations
Hollinsら[J. Phys.: Condens. Matter 29, 04LT01 (2017)]が提案したコーン・シャム（KS）反転法を用いて、変分量子モンテカルロ（QMC）計算および拡散QMC計算から得られた密度分布を逆変換することで、様々な絶縁体および半導体系に対するベンチマークQMC-KSポテンシャルを導出した。これらの結果を、広く用いられている密度汎関数近似（DFA）に基づくKSポテンシャルと比較検証した。
Haldane-Inspired Generalized Statistics
我々は、ボーズ・アインシュタイン統計とフェルミ・ディラック統計の間を連続的に補間し、自然にハイパーボソン領域まで拡張する、アルファ統計と呼ばれる一般化量子統計枠組みを提案し、研究する
Angular momentum of rotating fermionic superfluids by Sagnac phonon interferometry
フェルミオン系多体システムは、相互作用がマクロスケールのコヒーレンスや超流動性といった集団的量子現象の出現をどのように駆動するかという問題を研究する上で比類のない実験場を提供する。これらの現象の核心にあるのは、クーパー対の形成である。クーパー対とは、2つのフェルミオンが相関した状態であり、複合ボソンとして振る舞い、臨界温度以下で凝縮する。しかし素粒子的なボソンとは異なり、これらの対は基礎となるフェルミオン間相関によって決定される内部構造を保持しており、これがいわゆるボース・アインシュタイン凝縮体（BEC）からバーディーン・クーパー・シュリーファー（BCS）転移領域にわたる超流動性特性を理解する上で不可欠である。本研究では、光学的サニャック効果の音響的類似現象を利用することで、BEC-BCS転移領域全体におけるフェルミオン凝縮体の複合的性質を明らかにする。
Beyond Spin Coating: Homogeneous All-Inorganic Perovskite Films via High-Pressure Recrystallization
本研究では、CsPbBr3薄膜の形態学的特性、構造特性、および光学特性について詳細に調査した。非再結晶化膜と、高圧再結晶化法を用いて作製したものの添加剤や溶媒処理を一切施していない膜とを比較した。
Non-altermagnetic spin texture in MnTe
近年、スピントロニクス分野において、交代磁性材料が有望な候補として注目されている。これらの材料は、大きなスピン分極を示す電子状態とゼロの正味磁化という、他に類を見ない特性を併せ持っている1-7。その代表例としてα-MnTeが挙げられる。この物質では、コリニア磁気秩序によって運動量空間において生じるスピン分裂（オルタマグネティック・スピン分裂）が実験的に観測されている8-12。しかしながら、オルタマグネティック・スピントロニクスの鍵となる特性であるg波スピン分極の直接的な証拠は、これまで得られていなかった。本研究では、高分解能スピン・角度分解光電子分光法（SARPES）と第一原理計算を組み合わせることで、α-MnTeにおいてkz成分に依存しないラシュバ型スピン構造が存在することを明らかにした。得られた結果から、観測されたスピン分極は主にスピン軌道結合によって支配されている一方、磁気秩序はエネルギーバンドの分裂には寄与するものの、多ドメイン構造を有するため、スピン分極に対する寄与ははるかに小さいことが示された。
Acoustic orbital Hall effect and orbital pumping in light-metal-ferromagnet bilayers
軌道電流は磁性を制御するための新たな自由度を提供するが、その格子ダイナミクスとの相互作用についてはほとんど未解明のままである。本研究では、TiやCrなどの軽金属において音響軌道ホール効果を系統的に調査した結果を報告する。これらの金属では、表面音響波がフォノン-軌道結合を介して軌道電流を生成する。
Bulk-boundary decomposition of neural networks
本論文では、深層ニューラルネットワークの学習ダイナミクスを理解するための新たな理論的枠組みとして、バルク-境界分解法を提案する。確率的勾配降下法の定式化を出発点として、ラグランジアンをデータに依存しないバルク項とデータに依存する境界項に再構成可能であることを示す。
‐2025/11/4‐‐
Unconventional relativistic spin polarization of electronic bands in an altermagnet
交代磁性は、最近発見された新しい磁気秩序相であり、d波、g波、あるいはi波のスピン対称性を示す。この発見により、超伝導現象からトポロジカル量子物理学、相対論的量子物理学に至るまで、磁性とスピントロニクスの学際的研究分野に新たな研究領域が開かれた。本研究では、単ドメインMnTe結晶における電子バンドのスピン分解・角度分解光電子分光測定を通じて、交替磁性体における非従来型の相対論的スピン分極現象を実証する。
Correspondence Between Ising Machines and Neural Networks
イジングモデルを用いた計算は、量子アニーリング、断熱量子計算、熱力学的古典計算といった次世代コンピューティング技術の中核をなすものである。従来、これらの計算で得られた値は基底状態と等価であるとみなされてきた。本論文では、基底状態を用いた計算をスピン平均を用いた計算へと一般化することで、高温環境下における計算を可能とする新たな手法を提案する。
Gate Dielectric Engineering with an Ultrathin Silicon-oxide Interfacial Dipole Layer for Low-Leakage Oxide-Semiconductor Memories
我々は、アモルファス酸化物半導体 (AOS) チャネルと高 k ゲート誘電体の間に、極薄の原子層堆積 (ALD) シリコン酸化物界面層 (SiL) を活用するゲート誘電体エンジニアリング手法を示します。
Phason-driven temperature-dependent transport in moiré graphene
2次元材料の電子的特性および振動特性は、モアレ超格子の形成によって劇的に変化する。超格子の最低エネルギー振動モードは、2つの音響ブランチ（ファゾンと呼ばれる）から構成され、これらは一方の層が他方の層に対して相対的に滑る運動を記述する。これらのモードは、その低エネルギー分散特性と減衰特性を考慮すると、モアレ材料中の電子に対する重要な散乱源として機能し得る。本研究では、複数の弱分散性電子バンドを形成し、再構成された格子構造を有するモアレ系である最小ねじれ二層グラフェンにおける温度依存性電気伝導特性を詳細に調査した。
Visualizing interaction-driven restructuring of quantum Hall edge states
多くのトポロジカル相系では、電子間相互作用によって劇的に変化し得るギャップレスな境界モードが観測される。量子ホール相の長きにわたり研究されてきたエッジモード――二次元電子系の境界面に形成されるこれらのモードにおいても――このような相互作用誘起による構造変化の本質は依然として解明されていない。局所プローブを用いた研究の進展はあるものの、重要な実験的課題が残されている。具体的には、微視的スケールにおけるエッジ状態の内部構造に関する直接的な情報が得られないこと、およびエッジ領域の不規則性に起因する複雑性が挙げられる。本研究では、走査型トンネル顕微鏡（STM）を用いて、グラフェン中において静電的に定義された清浄な量子ホールエッジ状態を高空間分解能でイメージングし、相関効果が磁気スケールと原子スケールの両方においてエッジチャネルの構造をどのように決定するかを明らかにする。
Yazdani研の新作だ
Approximating Young Measures With Deep Neural Networks
パラメトライズされた測度（あるいはヤング測度）を用いることで、非凸な変分問題を、探索空間を関数空間から測度空間へ拡張するという代償を払うことで、凸問題として再定式化することが可能となる。このような手法を効果的に活用するためには、測度を近似するための強力なツールが必要となる。本論文では、ヤング測度に対する深層ニューラルネットワークによる近似手法を提案する。
Intrinsic Nonlinear Planar Thermal Hall effect
我々は、固有非線形平面熱ホール効果（NPTHE）を紹介する。これは、温度勾配∇Tと磁場𝐁が同じ平面内にある場合に生じる、( ∇ T ) 2 B に比例する散逸のない熱応答現象である。
Automated Workflow for Non-Empirical Wannier-Localized Optimal Tuning of Range-Separated Hybrid Functionals
非経験的ワニエ局所最適調整遮蔽範囲分離ハイブリッド (WOT-SRSH) 関数を生成するための自動化されたワークフローを紹介します。
Low-field magnetization processes of hexagonal easy-plane altermagnet α-MnTe
ヨウ素を輸送試薬として用いた化学気相輸送法によって、 α-MnTeの単結晶が合成されました。粉末X線回折による構造解析により、六方晶構造（空間群P63/mmc）であることが確認されました。
Orbital magnetization in the Nb-substituted Kagome metal CsV3Sb5
本研究では、角度分解光電子分光法を用いてCs(V0.95Nb0.05)3Sb5の低温電子構造を詳細に調査した。その結果、V原子を同価数のNb原子で部分的に置換することで、化学的圧力効果によりバンド幅が増大するとともに、ディラック点近傍においてギャップの開裂が促進されることが明らかとなった。
Multidimensional Soliton Systems: an Update
多次元ソリトン（主に非線形光学と原子ボーズ・アインシュタイン凝縮体（BEC））に関する最近発表されたレビュー[1]の簡潔にまとめた最新版を紹介します。
Connected correlations in cold atom experiments
単原子分解能を有するプローブ技術の近年の発展により、量子気体実験において完全計数統計測定が可能となった。この測定手法は、物理観測量の高次モーメントへのアクセスを可能とし、そこから累積量（cumulants）、あるいは等価的に接続相関量を高精度に決定することができる。本稿では、最近の低温原子実験事例を選定し、相互作用する量子粒子集団を特徴付ける上での接続相関量の重要性について考察する。
2D or not 2D: a "holographic dictionary'' for Lowest Landau Levels
本研究では、垂直磁場が印加された平面上の2次元フェルミ粒子系を、ランダウ準位によって記述される系として考察する。半古典的な観点から、最低ランダウ準位（LLL）への制限は、4次元位相空間に2つの制約条件を課すことが知られている。この制約により、2次元座標空間（x,y）が2次元位相空間へと変換されるが、これはxとyの間に非零のディラック括弧関係が存在することによる効果である。
Parastatistics revealed: Peierls phase twists and shifted conformal towers in interacting periodic chains
定数行列を持つ相互作用するパラ粒子鎖を考察します。 𝑅 行列では、ハミルトニアンがパラ粒子の内部次数（フレーバー）にわたって和をとります。
Applicability of Electrical Conductivity Ratio Method to Complicated Band Structure and the Carrier Scattering Mechanisms of SnSe
電気伝導度比（ECR）法は、磁気輸送測定を必要とせずにキャリア散乱機構（CSM）を解析可能な手法である。本研究では、複雑なエネルギーバンド構造の解析におけるECR法の適用可能性について考察する。特に、SnSeの熱電特性との関連において、ECR法を用いて複雑なバンド構造を有する半導体材料のCSMを研究するための理想的な単一バンド輸送モデルの適用可能性について検討する。
Atomic-Scale Roughness of Freestanding Oxide Membranes Revealed by Electron Ptychography
自立型酸化物薄膜は、エキゾチックな量子機能を半導体技術と統合する上で極めて大きな可能性を有している。しかし、その性能は表面粗さやダングリングボンドに起因する界面欠陥によって著しく制約を受ける。これらの欠陥はコヒーレントな相互作用を阻害し、ヘテロ界面における量子現象の発現を抑制する。本研究では、表面・界面の構造解析という課題に対処するため、多スライス電子位相差干渉法によって再構築された三次元構造情報を活用し、超薄膜酸化物ヘテロ構造内の自由表面および埋設界面のトポグラフィーを原子レベルの精度でマッピング可能な計量学的手法を開発した。
Closed-loop calculations of electronic structure on a quantum processor and a classical supercomputer at full scale
量子コンピュータが実用的な問題領域において量子優位性という約束を果たすためには、古典コンピュータとの連携が不可欠である。この実現のためには、量子計算と古典計算がどのように相互作用し得るかを理解することが重要であり、さらにハイブリッド型量子-古典ワークフローの拡張性と効率性をどのように評価すべきかを明らかにする必要がある。これまでのところ、量子中心のスーパーコンピューティングワークフローを用いた初期実験は、その規模と複雑性において制約があった。本研究では、オンプレミス環境に配備したHeron量子プロセッサと、スーパーコンピュータ「富岳」全体を活用して、量子計算と古典高性能計算を統合した電子構造計算において最大規模の計算を実施した。
Quantum Acoustics Demystifies the Strange Metals
フォノンは、高温から極低温域に至るまでのストレンジメタルにおける主要な物理現象――特に温度Tに比例するプランク型抵抗率――を説明することは不可能であると考えられてきた。本論文では、これらの結論が、時間依存性や非摂動論的な電子-格子相互作用を無視した静的・摂動論的アプローチに基づいていたことを指摘する。実際、「フォノン」という概念は、マックスウェル方程式を理解する上で「光子」が最適な概念ではないのと同様に、議論の対象として最適とは言えない。量子光学が光子と電磁気学を結びつけたように、60年前にグラウバーらによって発展した量子音響学という新たな分野が現在構築されつつある。我々は、この量子音響学の並行世界を開拓してきた。これらの新たな手法は単なる学術的興味に留まらず、ストレンジメタルの本質を急速に解明しつつあり、極性オンや電荷密度波の形成において重要な役割を果たす強い振動-電子相互作用（ヴィブニック相互作用）の存在、プランク定数率での数千度にわたる温度Tに比例する抵抗率、ドルーデピーク赤外線異常の解明、2次元系における低温抵抗率のT4乗則の欠如、およびモット-イオフ-レーゲル抵抗率飽和現象の不在など、これまで未解明だった現象の解明に大きく貢献している。
Is ruthenium dioxide altermagnet?
二酸化ルテニウムは、d波対称性を持つ最初の、そして最も有望な交代磁性物質候補の一つとして挙げられました。本稿では、この物質に関する主要な知見をまとめ、交代磁性物質化の可能性について批判的に議論します。
最後に、RuO2のスピンホール効果は交代磁性に依存しません。この材料の潜在的な用途の多くは、交代磁性を必要としません。
わろた
Superlinear Hall angle and carrier mobility from non-Boltzmann magnetotransport in the spatially disordered Yukawa-SYK model on a square lattice
正方形格子上における二次元空間的に不規則なYukawa-Sachdev-Ye-Kitaev (2D-YSYK)モデルの直流磁気伝導率テンソルについて、垂直印加磁場の一次までの厳密な数値解が、2D-YSYKサドル点方程式の自己無撞着な不規則性平均化解から得られた。
Polariton-induced superconductivity in two-dimensional metals
二次元（2D）金属の電子物性は、その三次元誘電体環境の変化によって大きく影響を受ける。本論文では、近接する極性誘電体中のプラズモン集団モードと光学フォノンとの共鳴結合を利用することで、2D金属に超伝導状態を誘起できる可能性を提案する。
Absence of magnetic order and magnetic fluctuations in RuO2
強磁性と反強磁性の特性を併せ持つ新規な磁気秩序状態である「交代磁性」が、座標空間および運動量空間における不規則秩序構造、時間反転対称性の破れに伴う現象特性、およびスピントロニクス分野における有望な応用可能性から、近年大きな注目を集めている。ルテニウム酸化物（RuO₂）はオルタマグネティズム材料の候補物質として検討されてきたが、Ru原子上に磁気モーメントが存在するか否かについては議論が続いている。本研究では、核四重極共鳴（NQR）測定法を用いてRuO₂粉末の磁気的性質を系統的に調査した。
Optimizing magnetic coupling in lumped element superconducting resonators for molecular spin qubits
当社は、分子スピン量子ビットへの磁気結合を最大化する集中素子超伝導共振器を設計し、最大 100 kHz の単一スピン結合と 10 MHz を超える集合結合の記録を達成しました。
Exchange operation of Majorana zero modes in topological insulator-based Josephson trijunctions
マヨラナ零モードとは、フェルミオンやボソンとは異なる非アーベル統計に従うエニオンの一種である。過去20年間にわたり、固体状態系におけるこれらの特異な励起状態の探索において重要な進展が見られてきたが、その非アーベル的性質は未だ実証されていない。この性質を確定的に証明するためには、ブレイド操作による検証が不可欠である。本研究では、トポロジカル絶縁体表面上に形成された複数の三接合構造からなるエンベロープ型ジョセフソン素子において、想定されるマヨラナ零モードの生成・操作・交換に関する予備的な実験的進展について報告する。
Current-Gated Orthogonal Superconducting Transistor
超伝導体における非相互的な電荷輸送は整流作用を可能にするが、通常は長手方向のみに限定される。本研究では、二次元異方性超伝導体において主軸から外れた方向に印加した直流バイアスが、異方性を横方向の非相互性に変換することを明らかにした。この現象を利用することで、超伝導ダイオード効果の測定が可能となる。
Experimental signature of transient symmetry breaking in a cavity superconductor
平衡状態から大きく乖離した物質の過渡的状態においては、平衡状態における結晶対称性が許容する物理特性を超えた性質が現れることがある。本研究では、時間分解テラヘルツポンプ・テラヘルツプローブ分光法を用いて、空洞超伝導体における過渡状態の超高速かつ直接的な電子励起現象を系統的に調査した。
Point-contact enhanced superconductivity in trigonal PtBi2: quest for the origin of high-Tc
本研究では、タイプIワイル半金属t-PtBiをベースとした点接触（PC）における超伝導特性の向上について調査した。通常金属（Ag、Cu、Pt）および強磁性体（Fe、Co、Ni）の先端を用いて、微分抵抗dV/dI(V)曲線を測定した。ほとんどのケースにおいて、超伝導臨界温度Tcの値は3～5 Kの範囲にあり、これはバルク物質の最大Tc値よりも数倍高い値である。同時に、Tc値がより高い数十種類のPCサンプル中には、通常金属および強磁性体の両方の先端を用いた場合において、8 Kに達するTcを示すサンプルも存在する。臨界磁場についてもPCにおいて顕著な増強が見られ、最大数テスラに達することが確認されている。
Field-Tunable Anisotropic Fulde-Ferrell Phase in NbSe2/CrSiTe3 Heterostructures
強いスピン軌道結合（SOC）を有する二次元遷移金属ダイカルコゲナイドにおいて超伝導が発現することは、従来とは異なる超伝導状態を探求する新たな道を切り開いた。本研究では、面内磁場下における数層構造のNbSe2/CrSiTe3ヘテロ構造において、異方性フルデ・フェレル（FF）相の実験的観測結果を報告する。磁気抵抗効果測定と非相反輸送測定を統合的に実施した結果、強磁性体であるCrSiTe3との結合効果により、磁場-温度（B-T）相図上に半ドーム状の領域が形成されることが明らかとなった。
Time Reversal Symmetry Broken Electronic Phases in Thin Films of Bi2Sr2CaCu2O8+δ
高温超伝導体（high-Tc超伝導体）は、擬ギャップ状態、奇妙金属状態、超伝導状態、反強磁性絶縁体状態、フェルミ液体状態といった多様な電子相を示す。特に超伝導状態は、比較的高い温度領域においてエネルギー損失のない電子機能を実現する点で注目を集めている。これらの電子相の研究は、試料に印加する温度や電流を変化させることにより、熱力学的相空間において行われてきた。また、外部磁場を用いて時間反転対称性（TRS）を破ることによっても、これらの相を探索することが可能であり、この手法では温度・電流制御だけでは得られない特徴的な転移現象が観測される。本研究では、Bi2Sr2CaCu2O8+δ系において電子輸送特性が主に二次元超伝導によって支配されており、これはベレジキンスキー-コスターリッツ-トウレス（BKT）型のトポロジカル相転移と整合することを明らかにした。この結果は、温度変化に伴う電流-電圧特性がいずれもTRSを保持しているという事実によっても支持されている。
Cu-spin Correlation in the Electron-overdoped High-Tc Cuprate Thin Films of La_2-x_Ce_x_CuO_4_ Probed by Low-energy Muons
低エネルギーミューオンを用いたミューオンスピン緩和からの還元条件を変えて、電子ドープされた高Tc銅酸化物薄膜La_2-x_Ce_x_CuO_4_の過剰ドープ領域におけるCuスピン相関を調べた。
Chimeric states of matter: Meissner effect without superconductivity
対称性は物質の相を分類する上で中心的な概念である。固体は空間並進対称性を、超流動体は粒子数保存則を、超伝導体は「ゲージ対称性」をそれぞれ破る。しかしながら、高次形式対称性が関与する混合異常の場合、自発的対称性の破れがより一般的かつ多様な形で現れる。本研究では、破壊された相と未破壊の相の特性が同時に存在する「キメラ状態」と呼ばれる物質状態を提案する。特に、超伝導の決定的な特徴とされてきたマイスナー効果が、電場で測定した場合に抵抗性あるいは絶縁性を示す媒質においても発生し得ることが明らかになった。
‐2025/11/3‐‐
The Anderson transition -- a view from Krylov space
クリロフ部分空間展開法は、疎な数値計算手法において不可欠な基礎的手法であり、近年、多体動力学に関する物理的知見を得る手段としてその重要性がますます認識されている。本研究では、長年にわたり研究されてきたアンダーソン局在モデル（次元d = 1, 2, 3, 4）を再び取り上げ、クリロフ空間における局所保存量（LIOM）を構築する。
Advanced micropillar cavities: room-temperature operation of microlasers
分子線エピタキシー法を用いて高品質のマイクロピラー共振器を成長させた。半導体とハイブリッド出力ミラーを備えたマイクロレーザーにおいて、室温で安定した連続発振が実証された
How Do Proteins Fold?
タンパク質の立体構造形成機構は、生物学における最も中心的かつ未解決の問題の一つである。アミノ酸配列にコード化された折り畳み規則という概念は60年以上前に提唱されたものの、このコードは未だに明確に定義されていない。現在ではタンパク質の最終天然構造を予測する強力な解析ツールが存在するものの、配列情報がどのように折り畳み経路を決定するのかを説明する予測的枠組みは未だ確立されていない。折り畳み機構を説明する主要な概念モデルとして主に2つの理論が提唱されている：険しい超多次元エネルギー地形上において多数の代替経路を経て進行する折り畳み過程を想定する「漏斗モデル」と、離散的な中間体の階層的配列を提案する「フォルドンモデル」である。
Deep learning denoising unlocks quantitative insights in operando materials microscopy
オペランド顕微鏡法は、機能性材料の機能を支配する動的な化学的・物理的プロセスを直接的に観察可能にする技術である。しかしながら、測定ノイズが有効な分解能を制限し、定量的解析の信頼性を損なうという課題が存在する。本研究では、モダリティや長さスケールに依存しない定量顕微鏡法のワークフローに、教師なし深層学習ベースのノイズ除去技術を統合するための汎用的な枠組みを提案する。
Single femtosecond laser pulse-driven ferromagnetic switching
光パルスを用いた手法は、磁気ビット記録においてより高速でエネルギー効率に優れ、かつ直接的な手法を提供し、光伝送とスピン保持を基盤としたハイブリッド型メモリおよびコンピューティングパラダイムの実現を示唆している。しかしながら、この分野の進展は依然として停滞している。決定論的な単一パルス光スイッチングによる磁気状態反転は、これまでフェリ磁性材料においてのみ達成されているが、この材料は技術的応用にはあまりにも特異な希土類元素組成と温度条件を必要とする。スピントロニクスメモリ・ストレージの中核をなす強磁性体においては、レーザー誘起加熱が時間反転対称性を本質的に破らないため、双安定スイッチングの実現は根本的に困難と考えられてきた。本研究では、単一レーザーパルスによって熱異方性トルクを駆動源とした強磁性体におけるコヒーレントな磁化反転現象を報告する。
Plastic or Viscous? A Reappraisal of Yielding in Soft Matter
ペースト状物質、ゲル、濃縮エマルション、懸濁液など、多くの軟質で固着した材料には、降伏応力として知られる閾値応力が存在する。この応力を超えると、材料は永久変形あるいは流動を起こす。レオロジーの分野では、降伏応力閾値を超えて材料が示す連続的な流動（時間経過に伴うひずみの無制限な増加）を「塑性流動」という用語で表現するのが一般的である。一方、固体力学における塑性とは、不可逆的ではあるが有限の、速度依存性のない変形（時間経過に伴って変化しないひずみ）を指す。さらに、多くの軟質材料は粘度分岐現象を示し、これはチクソトロピー性の顕著な特徴である。この現象は、降伏応力の定義と解釈をより複雑にする要因となる。粘度分岐が発生する閾値応力は、たとえこの閾値以下の変形が純粋な弾性変形ではない場合であっても、やはり「降伏応力」と呼ばれる。一方、この閾値を超えると、材料は一定のせん断速度で均一に流動する。本論文では、これらの重要な問題について、レオロジーと固体力学の観点から塑性現象を再検討する。ここで提示する知見は、軟質固着材料における流動現象の解釈において生じ得る用語上の曖昧さを解消するためのものである。
Programmable digital quantum simulation of 2D Fermi-Hubbard dynamics using 72 superconducting qubits
量子多体システムの時間発展をシミュレートすることは、量子コンピュータの本来的な用途として、ファインマンによって最初に提案された。この提案は、物質や分子の物性において電子間の量子相互作用が果たす決定的な役割に着目したものである。このようなシステムを正確にシミュレートすることは、汎用デジタル量子コンピュータの最も有望な応用分野の一つであり、この種のコンピュータではモデルの全てのパラメータをプログラム可能であり、任意の物理量を出力することができる。しかしながら、現在の量子コンピュータにおいて、古典手法では実現不可能な規模でこのようなシミュレーションを実行するには、シミュレーションアルゴリズムの効率向上と誤り緩和技術の開発が不可欠である。本研究では、結晶固体中の電子を記述する最もよく知られた簡略化モデルの一つである2次元フェルミ・ハバードモデルの動力学を、古典シミュレーションの限界を超える規模でプログラム可能なデジタル量子シミュレーションとして実証する。
First-principles design of excitonic insulators: A review
エキシトニック絶縁体（EI）とは、60年以上にわたって理論的に提唱されながらも未だ実験的に確認されていない物質状態である。これは量子力学における励起子の自発的生成と、量子統計力学における励起子の自発的凝縮という、純粋に量子力学的な現象によって特徴づけられる。現在の理解では、励起子は従来の励起状態ではなく基底状態としての性質を示す。このため、候補物質の選択肢が限られていることが、これまでにEIが確認されていない主要な要因となっている。本総説では、まずEI概念の誕生経緯から始め、現在の研究状況とこの分野が直面している主要な課題について概説する。
High Thermal Conductivity of Rutile-GeO2 Film by MOCVD: 52.9W m-1 K-1
ルチル型二酸化ゲルマニウム（r-GeO₂）は、その広いバンドギャップ（約4.4～5.1 eV）、両極性ドーピング可能性、および高い理論熱伝導率という特性から、近年有望な超ワイドバンドギャップ（UWBG）半導体として注目を集めている。しかしながら、r-GeO₂エピタキシャル層の熱伝導率に関する実験データはこれまで報告されていない。この主な要因として、相制御の難しさと表面粗さの問題が挙げられる。本研究では、金属有機化学気相成長法（MOCVD）を用いて成長させた高品質（002）面配向のr-GeO₂薄膜において、時間領域熱反射法（TDTR）を用いて測定した52.9 ± 6.6 W m⁻¹ K⁻¹という高い熱伝導率を報告する。
Crossover between intrinsic and temperature-assisted regimes in spin-orbit torque switching of antiferromagnetic order
反強磁性体は、ピコ秒スケールに達する超高速ダイナミクスを有することから、次世代メモリ素子材料としての可能性が集中的に研究されている。近年、反強磁性状態の電気的双方向スイッチングが実証されたことで大きな注目を集めている。しかしながら、磁気秩序を不安定化させる顕著なジュール熱が存在する条件下では、スイッチングに要する時間スケールはナノ秒以下に制限される場合がある。本研究では、磁気層の厚さを制御することで、キラル反強磁性体Mn3Snにおけるスイッチング挙動のクロスオーバー現象を観測することに成功した。
NKTJ一族のMn3Snの新作か
MaterialsGalaxy: A Platform Fusing Experimental and Theoretical Data in Condensed Matter Physics
現代の材料科学研究では、実験と計算の双方から膨大かつ多様なデータセットが生成されるが、これらの多元的で異種混合のデータは、しばしば孤立した「サイロ」状態のまま分断されている。本研究では、凝縮系物理学における実験データと理論データを高度に統合した包括的プラットフォーム「MaterialsGalaxy」を提案する。
Higher-dimensional Fermiology in bulk moiré metals
過去 10 年間で、モアレ材料は物質の量子相の設計および制御方法に革命をもたらしました (Balents et al. (2020); Mak and Shan (2022); Nuckolls and Yazdani (2024))。これらは、強相関電子現象のための多用途プラットフォームであり (Cao et al. (2018a, b); Cai et al. (2023); Lu et al. (2024))、新しい強誘電体 (Yasuda et al. (2021); Vizner Stern et al. (2021))、磁性 (Song et al. (2021); Huang et al. (2023))、および超伝導状態 (Zhao et al. (2023)) をサポートします。不整合材料 Cummins (1990) の中で、モアレ材料は非周期複合結晶です(2018) の長波長モアレ超格子は、構成層を化学的に変更することなく調整可能な特性を可能にします。現在までのモアレ材料のほぼすべての報告は、熱力学的平衡から遠く離れた場所 (T < 150 ∘C) で組み立てられたファンデルワールスヘテロ構造を調査していました。Balents et al. (2020); Mak and Shan (2022); Nuckolls and Yazdani (2024); Yankowitz et al. (2019)。ここでは、熱力学的平衡にある高移動度モアレ材料を合成する概念的に新しいアプローチを紹介します。原子的に不整合な格子を持つ剥離可能なファンデルワールス結晶である新しいファミリーの葉状超格子材料 (Sr6TaS8)1+δ(TaS2)8 を報告します。交互層間の格子不整合は、2次元モアレヘテロ二分子膜に類似したモアレ超格子を生成する。この超格子は結晶全体で均一であり、化学組成を変えることなく合成条件を調整できる。高磁場量子振動測定は、これらのモアレ金属の複雑なフェルミオロジーを解明するものである（Shoenberg (1984)、Abrikosov (2017)、Onsager (1952)、Lifshits and Kosevich (1955)、Alexandradinata and Glazman (2023)、Leeb et al. (2025)）。これらはモアレ超格子構造を介して調整可能である。我々は、構造的に最も単純なモアレ金属のフェルミ面が40以上の異なる断面積から構成されていることを発見した。これは、我々の知る限り、あらゆる材料において最も多く観測されている断面積である。
The Demon Hidden Behind Life's Ultra-Energy-Efficient Information Processing -- Demonstrated by Biological Molecular Motors
人工知能（AI）の驚異的な発展は、現代のデジタルアーキテクチャが極めて大きなエネルギーを必要とすることを明らかにし、持続可能性に関する深刻な懸念を引き起こしている。これとは対照的に、人間の脳はわずか約20ワットという極めて低いエネルギー消費で効率的に機能しており、個々の細胞はギガビット規模の遺伝情報を、ワットの1兆分の1という極めて微小なエネルギーで処理している。同じエネルギー予算の下では、汎用デジタルプロセッサが1秒間に実行できる単純な演算はわずか数回程度に過ぎない。この著しい性能差は、生物システムが従来の計算とは全く異なるアルゴリズムに従って機能していることを示唆している。情報熱力学の枠組み、特にマクスウェルの悪魔とシラードエンジンの理論は、この問題に対する理論的な手がかりを提供しており、情報処理に必要なエネルギーの下限値を設定している。しかしながら、デジタルプロセッサはこの限界値を約6桁も上回っている。近年の単一分子レベルの研究により、生物の分子モーターがブラウン運動を機械的仕事へと変換していることが明らかになり、これは「悪魔的な」動作原理を実現していると言える。これらの知見は、生物システムが既にデジタル計算を超越した、極めて効率的な情報-エネルギー変換機構を実現していることを示唆している。本研究では、位置情報（ビット）と機械的仕事量の間に定量的な対応関係を実験的に確立し、分子マシンがブラウン運動に起因する稀ではあるが機能的な変動を選択的に利用することで、ATPレベルのエネルギー効率を達成していることを実証した。
Snap, Crackle, and Pop: This is why the potential of mean force clashes with the fluctuation dissipation relation
本研究では、熱力学的力を含む非線形一般化ランジュバン方程式を解析する。熱平衡状態にある系においても、熱力学的力が存在する場合、変動する力の自己相関関数が非定常的になることを明らかにする。
Probing non-equilibrium physics through the two-body Bell correlator
動的量子相転移（DQPT）として知られるシステムの動力学から、平衡状態における臨界点と相を同定することは、局所観測量のみに依存する場合、極めて困難な課題である。本研究では、量子状態における非局所相関を検出するために開発された実験的に利用可能な二体ベル演算子が、長距離相互作用（LR）XYスピン鎖に磁場を印加した系におけるDQPTの有効な指標として機能することを明らかにする。この系では、相互作用強度がべき乗則に従って減衰する。システムパラメータを急激に変化させた後、最近接スピン間のベル演算子は臨界境界において明確な減少を示す。本研究では、特に磁場強度と相互作用減衰率の2種類の急激変化プロトコルについて考察する。
Absence of Parity Anomaly in Massive Dirac Fermions on a Lattice
2次元空間におけるディラックフェルミオンのパリティ異常は、量子場の理論と凝縮系物理学の双方において重要な概念的枠組みを形成してきた。凝縮系物理学の分野では、これは質量を持つディラックフェルミオンで記述される系における半量子化されたホール応答の機構として発展してきた。本研究では、格子モデルを用いてこの問題を再検討し、適切な格子正則化が施され、並進不変性が考慮されている場合、質量を持つディラックフェルミオン系においては半量子化されたホール伝導率が存在しないことを明らかにする。
Time-Resolved Photoemission Spectroscopy of Quantum Materials Using High Harmonic Generation: Probing Electron-Phonon Interactions and Non-Equilibrium Dynamics
超高速レーザーシステムと高次高調波発生（HHG）技術の近年の進展により、フェムト秒時間スケールでの時間分解光電子分光測定が可能となった。これにより、量子物質の研究において時間領域と運動量空間の両方において前例のない新たな研究機会が開かれた。本総説では、様々な量子物質系に対してHHGレーザーを用いた時間・角度分解光電子分光法を適用した最新の代表的な研究事例を紹介する。
Thermoelectricity of moiré heavy fermions in MoTe2/WSe2 bilayers
近年、モアレ材料において調整可能な近藤格子系および重フェルミオン物理が報告されているが、これまでの研究の大半は電気的・磁気的特性に焦点を当てたものであった。重フェルミオンのエントロピー的性質を明らかに可能な定量的な熱電測定法については、未だ確立されていない。本研究では、正孔ドープされた角度整合MoTe2/WSe2二層膜において実現されるモアレ重フェルミオン相について、包括的な熱電特性評価を行った結果を報告する。
Enhancing Neural Network Backflow
強相関系の基底状態を正確に記述することは、その創発物性を理解する上で不可欠である。ニューラルネットワーク・バックフロー（NNBF）は、単一粒子軌道に配置依存型の修正を導入することで平均場波動関数を改良する強力な変分基底関数系である。理論的には大規模ネットワーク極限において普遍的な性質を示すものの、実際の計算においてはネットワークサイズの増大に伴う性能向上が飽和することが判明した。これに対し、多決定子基底関数系を採用することで顕著な性能向上が可能となる。本研究では、変分パラメータ数を増加させることなくこれらの多決定子展開を効率的に生成する手法について検討する。特に、単一ステップ・ランツォス法と対称性射影法に着目し、これらの手法の性能を、異なる平均場に適用した拡散モンテカルロ法およびNNBFと比較検証する。
Interpretable Artificial Intelligence (AI) Analysis of Strongly Correlated Electrons
人工知能（AI）は、科学的データの解析において極めて強力なツールとなっている。特に、注意機構を組み込んだアーキテクチャは、複雑な相関関係を捉える優れた能力を示し、従来では認識が困難であった潜在的なパターンに対して解釈可能な洞察を提供することが明らかになっている。この進展は、従来の理論的手法では解析が極めて困難な強相関電子系の研究にAI技術を応用する動機付けとなっている。本研究では、2次元ハバードモデルのテンソルネットワークシミュレーションから得られるスナップショットデータセットを、広範な温度範囲およびドーピング濃度領域にわたって解析するための新たなAIワークフローを提案する。
Reducing the strain required for ambient-pressure superconductivity in bilayer nickelates
高圧下におけるバルク二層ニッケル酸化物での高温超伝導の画期的な発見は、エピタキシャル圧縮歪みが静水圧圧力の本質的な特性を模倣し得るという仮説を提起している。SrLaAlO4（001）面上に形成した薄膜における超伝導の実現はこの対応関係を支持するものであり、しかしながら、二層ニッケル酸化物の豊富な圧力-温度相図が、エピタキシャル歪みの関数として系統的にマッピング可能であるか否か（さらには常圧条件下で研究可能であるか否か）については未解明のままである。この問題を解明するためには、超伝導相境界の境界付近における実験的検証が、超伝導状態の本質およびそこから導かれる基底状態の性質を理解する上で極めて貴重な知見をもたらすであろう。さらに、これは理論モデルの検証基準としても機能し得る。本研究では、常圧超伝導を実現するために必要な圧縮歪みが約-1.2%と半減したLaAlO3（001）面上に成長した超伝導二層ニッケル酸化物について報告する。
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