磁石の素「スピン」を操作する

磁石は「スピン」という微小な磁石の素が集まってできています。電子を操作する技術であるエレクトロニクスはパソコンや携帯電話など現代生活を支えるものですが、同様にスピンをデバイス作製に応用する試みもあり、スピントロニクスと呼ばれます。

私はレーザーなどの光を利用してスピンを素早く操作する「超高速スピントロニクス技術」の確立に向けた理論研究を行っています。電子に比べてスピンの操作は発熱を抑えることができるため、省エネ化の観点からも重要です。

スピン系の操作は物性のフロンティア

スピンにレーザーを照射した際の動きを計算するためには、物理系の学科で花形の科目である量子力学を駆使する必要があります。量子はしばしば我々の直観に反する振る舞いをするので、まったく予想しなかったような結果が出てくるところが面白いと思います。多数のスピンで構成される系の動的振る舞いの計算は大変難しい問題のため、まだ未解明のことが多く、新たな物性のフロンティアが広がっています。

量子コンピュータへの応用も期待

レーザーによって物質の状態を自在に切り替えたり、今まで知られていない新しい状態を実現したりすることも研究の重要な目的です。たとえば、系の細部には依存せずに全体的な形で性質が決まるような「トポロジカル状態」が近年注目されています。この状態は系の部分的な変更の影響を受けないので、ノイズに対して頑健であるという性質があります。そのため、トポロジカルなスピン系はノイズ由来のエラーに耐性のある量子コンピュータへの応用も期待されています。基礎研究と社会応用の両面で重要な研究であると考えています。