横井太一 理学研究科修士課程学生、馬斯嘯 同修士課程学生（研究当時）、笠原裕一 同准教授、笠原成 同特任准教授（現?岡山大学教授）、松田祐司 同教授、芝内孝禎 東京大学教授、求幸年 同教授、田中秀数 東京工業大学教授、栗田伸之 同助教、那須譲治 横浜国立大学准教授の研究グループは、ドイツのケルン大学と共同で、2次元的な平面構造をもつある種の磁性体において現れる「非可換エニオン」と呼ばれる粒子（正確には準粒子）の性質を解明しました。
我々の住む3次元世界では、2つの同种の粒子を2回入れ替えると必ず元の状态に戻ってしまいます。これに対し非可换エニオン粒子は、2回入れ替えても元には戻らない（非可换）という奇妙な性质をもち（図中央）、トポロジカル量子コンピューターと呼ばれる环境ノイズに强い量子コンピューターの动作を可能にする基本粒子です。今回注目した物质はα-搁耻颁濒3（塩化ルテニウム）と呼ばれる蜂の巣状の平面构造をもつ磁性絶縁体で、非可换エニオン粒子が存在することを示唆する「半整数热量子ホール効果」（図左）が観测されていました。非可换エニオンは、自身が反粒子と同一であるマヨラナ粒子で构成され、热ホール効果の符号は、マヨラナ粒子の动きが右ひねりと左ひねりのメビウスの轮のどちらに対応するか、というようなトポロジーにより决まります。非可换エニオンの存在を决定的にするためにはそのトポロジーの详细を明らかにする必要があります。
本研究グループは、半整数热量子ホール効果の符号が磁场の方向により逆転する现象を発见し、半整数热量子ホール効果が现れる磁场方向を特定することで、非可换エニオン粒子のトポロジーを决定することに成功しました。本研究により明らかとなった非可换エニオン粒子のトポロジー（図右）は理论模型と良い一致を示し、非可换エニオン粒子が物质中に安定して存在することが明らかになりました。このことは、トポロジカル量子コンピューターを実现するうえでα-搁耻颁濒3が有力な候补物质であることを示しています。
本研究成果は、2021年7月29日に、国际学术誌「厂肠颈别苍肠别」のにオンライン版に掲载されました。
【顿翱滨】
T. Yokoi, S. Ma, Y. Kasahara, S. Kasahara, T. Shibauchi, N. Kurita, H. Tanaka, J. Nasu, Y. Motome, C. Hickey, S. Trebst, Y. Matsuda (2021). Half-integer quantized anomalous thermal Hall effect in the Kitaev material candidate α-RuCl?. Science, 373(6554), 568-572.
日刊工業新聞（8月5日 23面）に掲載されました。
