インド科学技術省は6月8日、インド理科大学院（Indian Institute of Science: IISc）が、２層グラフェンで逆伝播チャネルを検出し、それに沿って特定の中性準粒子が反対方向に移動することを発見したことを発表した。それは従来の常識を打ち破るもので、将来の量子コンピューティング技術を形成する可能性があるとしている。科学技術省の関連機関が支援するこの研究は、Nature Communications 誌に掲載された。

強い磁場が2Dの材料または気体に加えられると、バルク内の電子とは異なり、界面の電子は高速道路の車線のように、エッジモードまたはチャネルのエッジに沿って自由に移動する。量子ホール効果と呼ばれるこの現象は、量子コンピューティングの分野で画期的な応用につながる可能性のある特性を持つエキゾチック準粒子の出現をホストするためのプラットフォームを生み出すものだ。量子ホール効果の本質であるこのエッジの動きは、材料と条件に応じて多くの興味深い特性につながる可能性があると考えられている。

従来の電子の場合、電流は磁場によって決定される一方向にのみ流れる「下流」（Down Stream）となる。ただし、一部の材料が逆伝播チャネルを持つ可能性があり、一部の準粒子が反対つまり、「上流」（Up Stream）方向に移動する可能性があることが予測されていた。しかし、これらのチャネルは電流を流さないため、特定が非常に困難であった。

今回の研究では、特定の中性準粒子が2層グラフェン内を移動する上流モードの存在に関連する「煙を吐く銃」（Smoking Gun）の証拠を発見した。これらのモード（またはチャネル）を検出するために、電気ノイズを使用する新しい方法、つまり、熱放散によって引き起こされる出力信号の変動が使用された。

2層グラフェンのエッジに電位を加えると、熱は上流チャネルでのみ輸送され、その方向の特定の「ホットスポット」で放散されることが分かった。これらのスポットでは、熱によって発生した電気ノイズが電気共振回路とスペクトラムアナライザによって検出される可能性がある。

サイエンスポータルアジアパシフィック編集部