第17届物性科学跨领域研究会(领域联合研究会)在名古屋工业大学及线上同步召开,同时举办了第18届(2023年)凝聚态科学奖获奖者的颁奖仪式。本年度的获奖者分别是实验部门的东京工业大学超智慧社会卓越教育院的米田淳特任副教授和理论部门的北海道大学研究生院理学研究院物理学部门的速水贤副教授。获奖成果分别是米田的“硅自旋量子比特的高保真化及其应用”,以及速水的“对于相关电子系统的多极子表现论的构建及其在交叉相关响应中的应用”。
米田淳(左)与速水贤(右)
凝聚态科学奖是旨在鼓励从事凝聚态科学研究的优秀年轻研究人员,由青山学院大学(现任岡山大学特任教授)的秋光纯教授和东京理科大学的福山秀敏教授于2006年自费设立的奖项。每年评选出两名新锐年轻研究人员。
米田致力于利用半导体自旋量子比特实现大规模量子计算机的研究,并持续取得了创新性成果。特别是他在从砷化镓体系向硅体系,再到同位素控制的硅体系转移的过程中,通过巧妙设计微小磁铁,为建立电子自旋的电气控制技术作出了巨大的贡献。米田将该技术应用于同位素控制的硅自旋量子比特,实现了比传统快约100倍的自旋操作和约10倍的相干时间(量子信息保留时间),达到了超过99.9%的高保真。此外他还取得了在硅体系中首次量子无损测量的实证以及自旋量子比特之间相干电子传输的实现等与未来实现自旋量子比特的集成化有关的重要业绩。由米田主导确立的基本设计法,目前在全球范围内被大学和企业等的硅自旋量子比特开发所采用。
米田获奖后表示:“量子比特的研究是与很多研究团队的成员一起完成的。我要感谢指导我的先生等给予过我很多帮助的人。我将以此次获奖为激励,更加努力地开展研究”。
速水不仅利用传统的磁多极子和电多极子等,还利用包括磁环形多极子和电环形多极子等新型多极子在内的4种多极子基底来表现电子系统的有序状态,从而在对32个结晶学点群的多极子表达式进行分类的同时,明确了各点群中活化的多极子自由度以及可能的交叉相关响应。速水在该多极子表现论的起点——磁环有序的相关研究中,揭示了磁环有序不仅在绝缘体中可实现,在金属中也可实现,并提出了金属特有的自旋传导和电磁效应。这一提议推动了后来金属中交叉相关响应实验的发展。另外,通过以多极子表现论为起点的模型分析,指出了在反铁磁体的能带结构中,由于晶体对称性的破坏导致自旋分裂的出现,其大小不依赖于原子内自旋轨道耦合的强度。这项研究是以分子晶体中伴随反铁磁的能带自旋分裂为起源的自旋流出现现象的共同研究为契机的从多极子表现论的角度将其作为一般理论进行总结的研究,开创了不依赖原子内自旋轨道耦合强度的自旋轨道物理的新发展。
速水获奖后表示:“我的研究是所谓的狂热研究,尽管如此,能获得这样的评价对我来说是非常幸运的。基于自己兴趣的研究,能让其他先生也感兴趣,为此我感到非常高兴。今后我将会继续深入探索自己感兴趣的研究”。
原文:《科学新闻》
翻译:JST客观日本编辑部