ビスマスとニッケルの薄膜がトポロジカル超伝導体であることを示唆する実験結果を米国科学誌Science Advancesに発表しました（→論文）。
トポロジカル超伝導体は、物性物理の観点から興味深いだけでなく、マヨラナ粒子を使った量子コンピュータのような産業応用の面からも注目されている材料群です。実用化に向けては、薄膜型のトポロジカル超伝導体を開発することが重要です。Bi/Ni（二層構造）は、時間反転対称性が破れる「カイラル超伝導体」の候補のひとつです。
本研究では、エピタキシャル成長させたBi/Ni二層薄膜をリング状に加工したデバイスで、リングに弱い磁場をかけることで、抵抗の振動が「磁束量子の半分」だけ位相シフトする現象を観測しました。この「半磁束量子」の存在は、超伝導状態が通常とは異なり、内部に自由度をもつことを示す決定的な証拠となります。
今回の成果は、トポロジカル超伝導体が持つ内部自由度を利用して、弱い磁場によって超伝導電流の位相をπ（パイ）だけ制御できるという、新しい量子デバイスの動作原理を提供するものです。プレスリリースも御覧ください。
※本成果は、大阪大学大学院理学研究科物理学専攻 新見康洋教授の主導で同研究科宇宙地球科学専攻 青山和司助教、同大学大学院基礎工学研究科物質創成専攻 水島健准教授、東邦大学理学部物理学科 大江純一郎教授、京都大学化学研究所 小野輝男教授、中国復旦大学 Xiaofeng Jin教授のグループの皆さんとの共同研究で得られました。