「研究者たちが量子エレクトロニクスの切り替えを簡素化する」

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ホール効果の量子的な親戚は、省エネの電子機器、より優れたセンサー、さらにパワフルな量子コンピューターへの道を開く可能性があります。研究者たちは、現象を磁気ではなく、電気的に制御することで、その実用化に向けた重要な障壁を初めて突破しました。

ホール効果は、1879年に物理学者のエドウィン・ハーバート・ホールによって発見され、導体に垂直な磁場を適用すると、材料を横断する電圧が生じる現象を説明しています。この効果は、様々な応用に利用され、センシングや宇宙船の推進などが含まれます。

1980年、研究者たちは、特定の材料で非常に低い温度で発生するホール効果の量子バージョンを発見しました。強い磁場が適用されると、試料の内部は絶縁体となりますが、電流はエッジを回り続けます。このとき、材料の長さに沿った抵抗がゼロになり、電子はエネルギーを失わずにエッジを回り、超伝導体と同様の効果を実現します。

これらの消散のない “キラルエッジ電流” を利用する方法を見つけることは、量子計測、スピントロニクス、およびトポロジカル量子コンピューティングなど、広範な応用が期待されています。磁性材料の薄膜でも同様の挙動が生じることが発見され、外部の強い磁場を必要としないという点でより実用的な量子異常ホール効果（QAH）として知られるものが構築されることが可能になりました。

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IEEE Spectrumより記事全文を見る

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