新奇トポロジカル超伝導体におけるメゾスコピック伝導の研究

令和４年度前半には、軌道間超伝導と呼ばれる新奇な状態が発現している可能性が指摘され、注目を集めているルテネイト超伝導体に関する研究に取り組んだ。具体的には、ルテネイトにおける軌道間超伝導を記述する典型的な理論模型を用いて、試料表面に現れるアンドレーエフ準粒子状態の性質を解析した。そして、それらのアンドレーエフ準粒子状態が本質的に不純物擾乱に対して極めて脆弱であることを指摘した。現在は本研究を発展させ、多自由度超伝導体に発現し得る荷電アンドレーエフ準粒子状態に起因する多端子熱電効果に関する研究に着手している。令和４年度後半には、近年注目を集めているボゴリューボフ・フェルミ面をもつ超伝導体に関する電流ゆらぎの研究を行った。特に、半導体/超伝導体ヘテロ構造に現れるボゴリューボフ・フェルミ面を実験的に検出する方法を理論的に提案した。今後は、ボゴリューボフ・フェルミ面が存在する多端子系電気伝導現象を解析し、ボゴリューボフ準粒子間の量子干渉に起因する新奇な物理現象を探索することを計画している。また、スピン３重項超伝導体のペア対称性を識別するための、多端子系における電流ゆらぎに着目した実験を理論的に提案した。提案した実験は、ノイズ-シグナル比の発散の有無だけによって、ペア対称性を決定的に識別可能にするYes/No実験であり、近年注目を集めているCoSi2/TiSi2ヘテロ構造の研究に応用できると考えている。さらに、１次元トポロジカル超伝導体を用いた３端子ジョセフソン接合における多端子電気伝導現象を解析した。その結果、波動関数が空間的に離れた二箇所で大きな振幅を持つ特異なマヨラナ状態が発現すること、そして、そのマヨラナ状態に起因した新奇な非局所電気伝導現象が発現することを理論的に明らかにした。本研究は、将来的に、トポロジカル量子計算機における量子ビットの検証に応用できると考えている。

令和４年度前半には、軌道間超伝導と呼ばれる新奇な状態が発現している可能性が指摘され、注目を集めているルテネイト超伝導体に関する研究に取り組んだ。具体的には、ルテネイトにおける軌道間超伝導を記述する典型的な理論模型を用いて、試料表面に現れるアンドレーエフ準粒子状態の性質を解析した。そして、それらのアンドレーエフ準粒子状態が本質的に不純物擾乱に対して極めて脆弱であることを指摘した。現在は本研究を発展させ、多自由度超伝導体に発現し得る荷電アンドレーエフ準粒子状態に起因する多端子熱電効果に関する研究に着手している。令和４年度後半には、近年注目を集めているボゴリューボフ・フェルミ面をもつ超伝導体に関する電流ゆらぎの研究を行った。特に、半導体/超伝導体ヘテロ構造に現れるボゴリューボフ・フェルミ面を実験的に検出する方法を理論的に提案した。今後は、ボゴリューボフ・フェルミ面が存在する多端子系電気伝導現象を解析し、ボゴリューボフ準粒子間の量子干渉に起因する新奇な物理現象を探索することを計画している。また、スピン３重項超伝導体のペア対称性を識別するための、多端子系における電流ゆらぎに着目した実験を理論的に提案した。提案した実験は、ノイズ-シグナル比の発散の有無だけによって、ペア対称性を決定的に識別可能にするYes/No実験であり、近年注目を集めているCoSi2/TiSi2ヘテロ構造の研究に応用できると考えている。さらに、１次元トポロジカル超伝導体を用いた３端子ジョセフソン接合における多端子電気伝導現象を解析した。その結果、波動関数が空間的に離れた二箇所で大きな振幅を持つ特異なマヨラナ状態が発現すること、そして、そのマヨラナ状態に起因した新奇な非局所電気伝導現象が発現することを理論的に明らかにした。本研究は、将来的に、トポロジカル量子計算機における量子ビットの検証に応用できると考えている。