東京大学研究Discovery Saga

　東京大学先端科学技術研究センター田中肇名誉教授らの研究グループは、粒状物質が準静的な繰り返しせん断変形を受けた際に示す力学的エイジングと流動化のメカニズムを、大規模数値シミュレーションにより解明しました。　砂や粉体、穀物、土壌などに代表される粒状物質は、日常生活から産業・自然現象に至るまで極めて広く存在してい...

キーワード：粉体工学/クラスタリング/準安定/準安定状態/非平衡/非平衡ダイナミクス/非平衡系/数値シミュレーション/過冷却/せん断/状態図/クリープ/コロイド/シミュレーション/ダイナミクス/ひずみ/金属材料/地盤工学/摩擦係数/ガラス状態/土壌/エイジング/ゆらぎ/日常生活/不均一性/力学的性質/老化

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発表日：2026年1月23日

量子ランダムネスの生成速度の普遍性を証明

―頑強で効率的な量子情報処理の実現に向けて―

◆ 量子回路における大規模な量子ランダムネスの生成速度が、その構成要素である小規模な量子ランダムゲートの選び方に本質的に依存しないことを理論的に示した。◆ 多くの先行研究で仮定されてきた理想的な局所ランダムネスがなくても、効率的に大規模な量子ランダムネスを生成できることを明らかにした。◆ 本成果は、ランダムネスを活用した量子情報処理のより頑強かつ効率的な実現や、熱平衡化などの物理現象の理解に貢献することが期待される。 ...

キーワード：ハードウェア/不完全性/エンタングルメント/ランダムネス/情報熱力学/対称性/統計物理/非平衡/非平衡ダイナミクス/普遍性/量子カオス/量子コンピュータ/量子情報/量子情報処理/量子多体系/カオス/素粒子/素粒子物理/熱力学/ダイナミクス/エネルギー変換

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発表日：2026年1月16日

散逸的な磁壁運動による創発電場の発生

－磁壁の電流駆動における「摩擦」が生む巨大応答－

理化学研究所（理研）創発物性科学研究センタートポロジカル量子物質研究ユニットの山田林介客員研究員（東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻助教）、マックス・ヒルシュベルガーユニットリーダー（東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻准教授）、創発機能設計研究ユニットの奥村駿ユニットリーダー（東京大学大学院工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター特任准教授）、強相関量子構造研究グループの中島多朗客員研究員（東京大学物性研究所附属中性子科学研究施設准教授）、強相関量子伝導研究チームの十倉好紀チームディレクター（東京大学卓越教授／東京大学国際高等研究所東京カレッジ）、ニューサウスウェールズ大学...

キーワード：空間分布/環境技術/バンド構造/ワイル半金属/強相関電子/強相関電子系/高エネルギー/磁気構造/準粒子/中性子散乱/電荷秩序/電流駆動/非線形/非平衡/輸送現象/揺らぎ/量子スピン/量子固体/量子伝導/量子輸送/量子輸送現象/ホール効果/加速器/固体物性/中性子/超高圧/輸送特性/磁場/数値計算/スキルミオン/トポロジカル/トポロジカル物質/強相関/磁気モーメント/磁性体/電子輸送/材料科学/電子輸送特性/フェリ磁性体/メモリ/集束イオンビーム/電子デバイス/半金属/量子デバイス/量子構造/ドメイン構造/磁気特性/電気伝導/電子状態/アルミニウム/イオンビーム/インピーダンス/シリコン/スピン/スピントロニクス/ダイナミクス/ナノスケール/マイクロ/原子炉/高効率化/低消費電力/電子顕微鏡/電磁誘導/微細加工/量子力学/スキル/プローブ/ラット

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発表日：2025年12月17日

電池材料の「協奏的なイオン輸送」を可視化する新理論を開発

―渋滞学がイオンの集団運動を読み解き、高速イオン伝導の物理を解明―

東京大学大学院工学系研究科の佐藤龍平助教、澁田靖教授、東京科学大学総合研究院化学生命科学研究所の安藤康伸准教授、東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）のサウカーティック特任講師らの研究グループは、流体力学の流れ場の考え方を応用し、電池材料におけるイオンの集団輸送を可視化する新しい解析手法を開発しました。研究グループは固体電解質の分子動力学シミュレーションを実施し、シミュレーション中で実際に起こるイオンの協奏的な輸送を、イオンの変位ベクトル同士をつないで構築する「有向グラフ解析（注4）」により可視化することに成功しました。さらに、このグ...

キーワード：スーパーコンピュータ/再生可能エネルギー/多面体/集団運動/相関関数/統計力学/非平衡/分子動力学シミュレーション/因果関係/電気伝導度/輸送特性/物理化学/材料科学/イオン伝導体/リチウムイオン電池/イオン伝導/イオン輸送/固体電解質/電気伝導/電池/シミュレーション/ネットワーク構造/モデル化/リチウム/解析モデル/拡散係数/酸化物/自動車/電解質/電気化学/動力学/熱伝導/熱伝導率/分子動力学/流体工学/流体力/流体力学/結晶構造/スマートフォン

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発表日：2025年12月2日

「最適輸送」でエネルギーコストの原理的限界を達成

― 省エネ情報処理の新たな設計につながる成果 ―

● 数学の「最適輸送理論」から予測される、限られた時間における熱力学的なエネルギーコストの原理的な最小を、初めて実験で実現しました。特に、情報処理の基本過程である「情報消去」に相当する操作に応用しました。● 光の力で微小粒子を高速・高精度で制御する新開発の「走査型光ピンセット技術」により、水中で熱ゆらぎを受けてランダムに動く粒子を制御することで、数学の理論が予測する「最適輸送」の実現に成功しました。● 将来的に本成果は、よりエネルギー効率の高い情報処理技術や自律的人工ナノマシン設計の基盤となることが期待されます。 ...

キーワード：コンピューティング/情報量/類似度/オープンアクセス/プロトコル/人工知能（AI）/微分幾何/微分幾何学/幾何学/水分子/測地線/非平衡/非平衡熱力学/普遍性/トレードオフ/エネルギー利用/エネルギー効率/持続可能/省エネ/熱力学/マイクロ/レーザー/高効率化/光ピンセット/生体内/エネルギー変換/分子機械/技術革新/APC/ナノマシン/ゆらぎ/生体分子

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発表日：2025年11月25日

見えない水素の動きを捉えた

――水素原子の量子トンネル効果の計測に成功――

東京大学生産技術研究所の小澤孝拓助教と福谷克之教授、同大学大学院理学系研究科の一杉太郎教授（兼：東京科学大学物質理工学院特任教授）と清水亮太准教授(研究当時、現：分子科学研究所教授)、筑波大学数理物質系の原山勲研究員(研究当時、現：日本原子力研究開発機構研究員)と関場大一郎講師らによる研究グループは、水素原子の量子トンネル効果による拡散の観測に成功しました。　質量の小さい水素は、量子的な性質を最も顕著に示す原子です。しかし水素は直接観測することが最も難しい原子としても知られ、特に拡散における量子的な振る舞いはほとんど解明されていませんでした。...

キーワード：水素生成/拡散現象/原子核/高エネルギー/準安定/準粒子/電子散乱/非平衡/量子化/イオン化/加速器/電気伝導度/同位体/γ線/重水素/波動関数/生産技術/電子励起/水素吸蔵/キャリア/フォノン/温度依存性/水素化物/電気抵抗/電気伝導/電子構造/イオンビーム/イオン照射/トンネル/トンネル効果/原子力/水素化/水素原子/同位体効果/量子力学/緩和時間/パラジウム

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発表日：2025年11月23日

遺伝子スケールのクロマチンを設計し再構成する

－3次元DNA構造の構築原理に迫る、ゲノム物理の新基盤－

理化学研究所（理研）生命機能科学研究センター生体非平衡物理学理研白眉研究チーム（研究当時）の深井洋佑研究員（研究当時、現開拓研究所川口生体非平衡物理学研究室研究員）、川口喬吾理研白眉研究チームリーダー（研究当時、現開拓研究所川口生体非平衡物理学研究室主任研究員、東京大学大学院理学系研究科附属知の物理学研究センター准教授）、エピジェネティクス制御研究チーム（研究当時）の若森昌聡技師（研究当時）、梅原崇史チームリーダー（研究当時、現立命館大学薬学部教授）、東京大学定量生命科学研究所先端定量生命科学研究部門クロマチン構造機能研究分野の鯨井智也講師、胡桃坂仁志教授らの共同研究グループは、真核生物の持...

キーワード：コンパートメント/先端技術/非平衡/非平衡物理/非平衡物理学/輸送現象/一分子観察/遺伝情報/ACT/ヒストン/単一分子/ドメイン構造/3次元構造/カリウム/ダイナミクス/ナノメートル/ポリマー/原子間力顕微鏡/物理モデル/流体力/流体力学/Hi-C/ヌクレオソーム/遺伝子クラスター/カルス/ゲノム構造/タンパク質修飾/クロマチン構造/細胞運命/ゲノム情報/DNA修復/エピジェネティクス制御/クロマチン/遺伝子制御/染色体/免疫制御/ゆらぎ/エンハンサー/DNAメチル化/in vitro/アセチル化/がん細胞/ヒストン修飾/メチル化/ラット/蛍光色素/蛍光標識/構造変化/細胞核/自然免疫/生体分子/創薬/翻訳後修飾/立体構造/ゲノム/遺伝子/遺伝子発現/網羅的解析

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発表日：2025年10月23日

p波磁性体と呼ばれる新しいタイプの磁性体を実現

－電流を用いた高効率な磁化制御などへ期待－

理化学研究所（理研）創発物性科学研究センタートポロジカル量子物質研究ユニットの山田林介客員研究員（東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻助教）、プリヤ・バラル客員研究員（東京大学大学院工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター客員研究員）、マックス・ヒルシュベルガーユニットリーダー（東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻准教授）、強相関量子伝導研究チームのマックス・バーチ基礎科学特別研究員（研究当時、現強相関物性研究グループ研究員）、十倉好紀チームディレクター（東京大学卓越教授／東京大学国際高等研究所東京カレッジ）、創発機能設計研究ユニットの奥村駿ユニットリーダー（東京大学大学院工学...

キーワード：量子計算/環境技術/結晶格子/トポロジー/ワイル半金属/強相関電子/強相関電子系/高エネルギー/磁気構造/磁気秩序/磁気抵抗/遷移金属酸化物/対称性/中性子散乱/電荷秩序/電子相関/反強磁性/反強磁性体/非線形/非平衡/物性理論/輸送現象/揺らぎ/陽子/量子伝導/量子輸送/量子輸送現象/J-PARC/ガドリニウム/ホール効果/異方性/加速器/軽元素/中性子/放射光/輸送特性/磁場/超伝導/ロジウム/理論的研究/スキルミオン/スピン蓄積/トポロジカル/トポロジカル物質/強相関/磁気抵抗効果/磁性体/電子輸送/材料科学/電子輸送特性/遷移金属/強磁性/集束イオンビーム/半金属/量子デバイス/量子構造/希土類/強磁性体/原子配列/電気抵抗/電子状態/MEMS/アルミニウム/イオンビーム/スピン/スピントロニクス/ひずみ/マイクロ/希土類金属/金属酸化物/原子力/酸化物/低消費電力/電子顕微鏡/電磁誘導

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発表日：2025年9月25日

量子計算による低エネルギー状態シミュレーションの大幅な効率化を達成

―低温物質など物理・化学の中心問題への量子コンピュータの応用に道筋―

東京大学大学院工学系研究科の水田郁助教と、理化学研究所開拓研究所／量子コンピュータ研究センターの桑原知剛理研白眉研究チームリーダーによる研究グループは、量子コンピュータを用いて、量子力学に従う多数の粒子（量子多体系）の振る舞いを計算する代表的な手法「トロッター分解」において、低温下での物質など低エネルギー状態のシミュレーションが大幅に効率化できることを明らかにしました。こうしたシミュレーションは、量子コンピュータの能力を最大限に活かせる最も有望な応用と考えられています。本研究ではトロッター分解と呼ばれる最も広く使われる手法に対して、誤差を理論的に最小にする新しい基準を...

キーワード：量子アルゴリズム/アルゴリズム/スーパーコンピュータ/量子計算/誤差解析/非平衡/物質科学/物性物理/量子コンピュータ/量子もつれ/量子化/量子多体系/量子化学/量子ビット/シミュレーション/ダイナミクス/極低温/量子力学/エネルギー変換/水田

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発表日：2025年9月21日

浮揚ナノ粒子で量子スクイージングを実現

―微粒子の運動の揺らぎを低減し、量子力学的状態を生成―

東京大学大学院理学系研究科の相川清隆准教授らによる研究グループは、真空中に浮かせたナノ粒子の運動状態の量子スクイージングを実現しました。本研究では、レーザ...

キーワード：位置推定/クロスオーバー/統計力学/非平衡/非平衡統計力学/飛行時間法/揺らぎ/冷却原子/冷却原子気体/ノイズ/振動子/量子センシング/加速度センサー/センサー/センシング/トンネル/ナノメートル/ナノ粒子/マイクロ/レーザー/自動車/微粒子/量子力学/シークエンス

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発表日：2025年9月9日

オンチップテラヘルツポンププローブ分光系の開発と超伝導体への応用

――超高速電流により量子物質制御を実現する新たな手法――

東京大学低温科学研究センターの島野亮教授（兼：同大学大学院理学系研究科物理学専攻教授）、関口文哉特任助教、同大学大学院理学系研究科物理学専攻の吉川尚孝助教、吉岡大地大学院生（研究当時）らの研究グループは、物質が電流あるいは電場に対して示す超高速かつ非線形な応答をチップ導波路上で観測可能なオンチップ型のテラヘルツポンププローブ分光の手法を開発しました。研究グループは、同手法を超伝導体に応用し、電流パルスを超伝導体に注入した際に生じる状態の変化をピコ秒（1兆分の1秒）の超高速領域で観測することに成功しました。今回の結果は、超伝導体を用いた超高速のエレクトロニクス応用に向けて有益な知見を与え...

キーワード：量子計算/情報通信/パルス/マグノン/時間分解/素励起/相転移現象/超高速ダイナミクス/超伝導ギャップ/超伝導体/超流動/非線形/非平衡/非平衡ダイナミクス/非平衡現象/閉じ込め/量子計測/量子通信/フーリエ解析/相転移/スペクトル/テラヘルツ/テラヘルツ分光/検出器/超伝導/励起状態/トポロジカル/パルスレーザー/回折限界/材料科学/反射率/テラヘルツ波/フォノン/絶縁体/超短パルス/導波路/非線形光学/誘電率/ニオブ/電気抵抗/電気伝導/光学特性/センシング/ダイナミクス/ピコ秒/レーザー/極低温/周波数/電磁波/半導体/量子力学/超短パルスレーザー/SPECT/プローブ/ラット

他の関係分野：情報学複合領域数物系科学化学総合理工工学総合生物

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発表日：2025年8月30日

量子情報流を活用した「マクスウェルのデーモン」を実現

―エネルギー効率に優れた量子制御の実現に向けて―

東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の矢田季寛大学院生、沙川貴大教授、同大学素粒子物理国際研究センターの吉岡信行准教授（研究当時：同大学大学院工学系研究科物理工学専攻助教）、ハーバード大学物理学専攻のピーター・ヤン・スタス大学院生、アジーザ・スレイマンザーデ研究員、ミハイル・ルキン教授、同大学工学・応用科学スクールのエリック・クナル大学院生らによる研究グループは、シリコン空孔中心の電子スピン量子ビットに対して、状態の測定とその測定結果に応じたフィードバック操作を繰り返し行うことで、量子情報の「流れ」を活用して熱力学的エントロピーを減少させる「マクスウェルのデー...

キーワード：情報量/FPGA/プロトコル/時系列解析/情報理論/信号処理/人工知能（AI）/結晶格子/コヒーレンス/パルス/情報熱力学/熱機関/非平衡/非平衡熱力学/量子もつれ/量子情報/量子制御/量子測定/量子多体系/エントロピー/ノイズ/素粒子/素粒子物理/量子ビット/反射率/電子回路/エネルギー効率/熱力学/シリコン/スピン/フィードバック/フィードバック制御/マイクロ/マイクロ波/レーザー/電磁波/不確かさ/量子効果/量子力学/エネルギー変換/ゆらぎ

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発表日：2025年8月2日

非平衡熱力学の知見から拡散モデルの最適手法を提案

熱力学的散逸と生成誤差をつなぐ関係式を導出

東京大学工学部計数工学科の池田滉太郎学部4年生、東京大学理学部地球惑星物理学科の宇田智哉学部4年生、株式会社Preferred Networksの岡野原大輔代表取締役 CTO、東京大学大学院理学系研究科の伊藤創祐准教授は、非平衡熱力学における熱力学的なトレードオフ関係のアナロジーによって、非平衡熱力学を用いて拡散モデル...

キーワード：アナロジー/コンピューティング/生成モデル/機械学習/情報理論/人工知能（AI）/拡散現象/微分幾何/微分幾何学/拡散過程/幾何学/金融市場/統計物理/統計物理学/非平衡/非平衡熱力学/不可逆性/普遍性/揺らぎ/エントロピー/ノイズ/データ解析/惑星/トレードオフ/熱力学/シミュレータ/ダイナミクス/エネルギー変換/ミクロデータ/パフォーマンス/ゆらぎ

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発表日：2025年7月4日

省資源・環境低負荷：超軽量だが強靭な人工ヘチマスポンジ

―水に電圧をかけると生じる電荷の偏りを利用する一段階グリーン合成―

東京大学大学院工学系研究科の伊藤喜光准教授と同大学国際高等研究所東京カレッジの相田卓三卓越教授（理化学研究所創発物性科学研究センター　グループディレクターを兼任）らの研究チームは、過去最高の力学強度を有する超軽量多孔質架橋超薄膜の開発に成功しました。これは、「多孔質超軽量ポリマーは力学強度が小さい」というこれまでの常識を覆すものです。開発した超薄膜は、市販の安価な原料を水に溶かし、その水溶液に電圧を2分間印加するだけで、厚さ70 nmの欠陥のない大面積自立超薄膜が得られます。この超薄膜は天然のヘチマスポンジに似た架橋構造を有し、水溶液のpHに応答して物質透過のon/offを自動的に切り替え可...

キーワード：水溶液/非平衡/物質科学/イオン化/超薄膜/反応場/材料科学/樹脂/省資源/キャパシタ/ポリエチレン/電気二重層/ホルムアルデヒド/持続可能/膜分離/ヤング率/分離膜/プラスチック/ポリマー/環境問題/多孔質/電気化学/導電性/廃棄物/機能材料/エチレン/リグニン/アルデヒド/合成化学/重合反応/ウイルス

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発表日：2025年6月20日

量子測定が誘起するトポロジカル相のバルクエッジ対応

東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の大島久典大学院生、藤陽平助教、望月健助教、理化学研究所の濱崎立資理研白眉研究チームリーダーらは、測定下の量子系に対する有効エネルギーの準位構造とバルクのトポロジカル不変量を調べる方法を提案し、その方法を実際に用いて量子測定によって誘起されるトポロジカル相転移の理論的解析を行いました。その結果、幻の粒子とも呼ばれる「マヨラナ粒子（注4）」に由来するゼロエネルギーエッジ状態が、測定下のトポロジカル相で出現することを発見しました。また本研究では、孤立量子系（注5）で普遍的に成立するトポロジカル相のバルクエッジ対応（注6）が測定下の量子...

キーワード：複雑性/エンタングルメント/トポロジー/トポロジカル相/トポロジカル相転移/トポロジカル秩序/トポロジカル物性/マヨラナ粒子/開放量子系/磁気相転移/相転移現象/統計力学/非平衡/不変量/普遍性/量子もつれ/量子測定/量子多体系/カオス/素粒子/素粒子実験/相転移/力学系/トポロジカル/トポロジカル不変量/エッジ状態/ダイナミクス/境界条件/量子力学/エネルギー変換/SPECT

他の関係分野：複合領域数物系科学総合理工工学農学

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発表日：2025年5月29日

イジング模型の動的臨界指数の下限z ≥ 2を厳密に証明

―100年来の未解決問題に対しての理論的進展―

東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の政岡凜太郎大学院生（修士課程2年）、渡辺悠樹准教授、および米ハーバード大学の副島智大研究員による研究グループは、古典統計力学の基本模型であるイジング模型における動的臨界指数zに対して、任意の空間次元で普遍的に成り立つ厳密な下限z ≥ 2を世界で初めて証明することに成功しました。この成果は、動的臨界現象の理解における100年来の未解決問題に対して、理論的なブレイクスルーを与えるものです。イジング模型は、強磁性相転移の記述を目的として1925年にエルンスト・イジング...

キーワード：オープンアクセス/マルコフ連鎖モンテカルロ法/情報理論/ハミルトニアン/マルコフ過程/イジング模型/スピン系/フラストレーション/マルコフ連鎖/確率過程/厳密解/相関関数/相転移現象/超伝導体/統計物理/統計力学/非線形/非線形応答/非平衡/非平衡ダイナミクス/非平衡系/物性物理/量子情報/量子多体系/臨界現象/臨界指数/臨界点/相転移/力学系/スペクトル/モンテカルロ法/超伝導/磁性体/材料科学/スピン緩和/強磁性/シミュレーション/スピン/ダイナミクス/量子情報理論/緩和時間

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発表日：2025年5月27日

競争的相互作用が創り出すカイラル構造を内包した新しいゲル形成メカニズム

　東京大学先端科学技術研究センター高機能材料分野（研究当時、現：同センター極小デバイス理工学分野）の田中肇シニアプログラムアドバイザー（特任研究員／東京大学名誉教授）、オプダムユーリ特任助教（研究当時）、舘野道雄特任助教（研究当時、現：カリフォルニア大学研究員)の研究グループは、荷電コロイド分散系における競合する相互作用がクラスターの階層的な秩序形成をどのように制御するかを数値的に解析しました。電荷のないコロイド系と荷電コロイド系で構造形成に顕著な違いがあることが明らかになりました（図1）。特に、短距離...

キーワード：視覚化/持続性/フラストレーション/対称性/非平衡/非平衡ダイナミクス/非平衡状態/スケーリング/ブラウン運動/相転移/相分離/輸送特性/構造形成/自己組織/キラル/ゲル化/タンパク質凝集/ソフトマテリアル/エネルギー貯蔵/機械的特性/メソスケール/局所構造/コロイド/シミュレーション/ダイナミクス/ナノスケール/ナノメートル/ナノ粒子/ネットワーク構造/パーコレーション/構造制御/生体システム/分子システム/生体内/機能材料/組織化/構造変化/細胞骨格

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発表日：2025年4月28日

量子多体系の情報処理性能を通じて相転移現象を解明

―物性物理と情報科学との架け橋となる量子リザバープロービング―

東京大学大学院工学系研究科の小林海翔大学院生と求幸年教授は、量子多体系における情報伝搬ダイナミクスを通じて、量子相転移およびトポロジカル量子相転移を同一の手法で検出することに成功しました。鍵となる情報伝搬の追跡には、「量子リザバープロービング」という新たに開発した手法を用いました。この手法は、情報伝搬を「情報の推定」という一種の機械学習タスクに落とし込み、その性能を指標として利用するものであり、量子多体系を情報処理に利用する量子リザバーコンピューティング（注4）の逆拡張に相当します。特に量子臨界点付近では、最大限発達した量子揺らぎにより情報伝搬が強く抑制され、推定性能が...

キーワード：コンピューティング/スーパーコンピュータ/タスク/フレームワーク/機械学習/イジング模型/トポロジー/トポロジカル相/トポロジカル相転移/相転移現象/対称性/非線形/非平衡/非平衡ダイナミクス/非平衡状態/物性物理/揺らぎ/量子ダイナミクス/量子相転移/量子多体系/量子臨界点/臨界現象/臨界点/相転移/磁場/超伝導/液晶/トポロジカル/量子液晶/対称性の破れ/スピン/ダイナミクス/非線形性/不確定性/量子効果/量子力学/リザバーコンピューティング/力学的性質

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発表日：2025年3月25日

コロイド分子の秩序形成メカニズムを解明

東京大学先端科学技術研究センター高機能材料分野の田中肇シニアプログラムアドバイザー（特任研究員／東京大学名誉教授）、中国科学技術大学トンフア教授、復旦大学ホアンファンガ博士、ロンユージエ博士、チェン・ヤンシュアン博士、ホアンジーピン博士、ニージーホン教授、リーウェイ教授、タンペン教授の研究グループは、分子のような形態を持つコロイド分子の形成機構について研究を行いました。コロイド分子（Colloidal Molecules, CMs）は、分子のような構造と動的な性質を持つ人工的なコロイドクラスターであり、マクロ分子やタンパク質と似た挙動を示します。これらは階層的に組織化された...

キーワード：トラスト/プロトコル/最適化/情報学/産学連携/幾何学/原子核/集団運動/対称性/非対称性/非平衡/非平衡系/分子動力学シミュレーション/閉じ込め/揺らぎ/エントロピー/相転移/衛星/構造形成/自己組織/静電相互作用/超構造/ソフトマテリアル/材料科学/スマート材料/コロイド粒子/熱力学/コロイド/シミュレーション/ダイナミクス/レーザー/界面活性剤/階層構造/機能性材料/構造制御/動力学/導電性/微細構造/不確定性/分子動力学/量子力学/分子システム/生物物理学/機能材料/機能性/層構造/組織化/ゆらぎ/生物物理/ナノテクノロジー/バイオテクノロジー/ラット/共焦点顕微鏡/動的構造

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発表日：2025年3月13日

ノイズこそが信号だった！磁石の量子化を測定する新提案

―光ポンププローブ法を用いた磁化ノイズ測定で量子化を直接観測

東京大学物性研究所の佐藤哲也大学院生（同大学大学院理学系研究科博士課程）と加藤岳生准教授、慶應義塾大学の渡邉紳一教授、中国科学院大学カブリ理論科学研究所の松尾衛准教授らによる研究グループは、光ポンププローブ法を用いて磁化のノイズを計測する新手法を理論的に提案しました。また、ノイズを定式化することでノイズ強度に「磁化の量子化」の情報が含まれていることを明らかにしました。これまで観測が困難であった磁化の量子化を、ノイズから直接観測でき...

キーワード：非同期/情報学/産学連携/スピンホール効果/パルス/強磁場/準粒子/超伝導体/二次元電子系/非平衡/非平衡現象/不確定性原理/揺らぎ/量子ホール系/量子液体/量子化/量子情報/量子情報処理/ノイズ/ホール効果/磁場/超伝導/励起状態/キラル/磁性体/パルスレーザー/キャリア/強磁性/周波数特性/絶縁体/計測技術/光照射/強磁性体/スピン/マイクロ/マイクロ波/モーター/レーザー/光計測/周波数/熱伝導/不確定性/分解能/量子力学/高分解能/ゆらぎ/プローブ

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発表日：2025年2月28日

DNAパターニングを可能とする液-液相分離液滴のレーザー誘導形成法

―新奇の液-液相分離現象の発見とDNA濃縮液滴パターニングへの展開―

東京大学大学院工学系研究科の小林美加特任講師（研究当時）、皆川慶嘉助教、野地博行教授らの研究グループは、レーザーを用いた相分離液滴生成において、従来の常識とは異なり、レーザー照射をやめたあとも長時間安定に存在する新奇の相分離現象を発見しました。さらに、この現象を利用することで、DNAを高濃度に濃縮した相分離液滴をパターニングすることに成功しました。本手法は、これまで不可能であった相分離液滴の取り扱いを可能にし、生命科学実験などへの新たな応用可能性を拓くものとなります。また、長時間安定に存在する液滴生成機構は既存の物理学では簡単には説明できないため、本実験は相分離現象の物理をより深く理解するた...

キーワード：産学連携/温度勾配/光トラップ/水溶液/相転移現象/非平衡/非平衡現象/非平衡状態/相転移/相分離/構造形成/高分子/タンパク質合成/微小液滴/生成機構/レーザー照射/バイオチップ/ポリエチレン/レンズ/生体適合性/熱力学/トラップ/パターニング/ポリマー/レーザー/温度制御/屈折率/微粒子/長鎖DNA/光ピンセット/人工細胞/エチレン/生体組織/脂質二重膜/遺伝子解析/RNA/イミン/生体分子/遺伝子/抗体/脂質

他の関係分野：複合領域数物系科学化学生物学総合理工工学総合生物農学

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発表日：2025年2月14日

コアセルベート形成の新しいメカニズムの発見

―細胞内凝集とハイドロゲル形成の理解に革新をもたらす―

東京大学先端科学技術研究センター高機能材料分野の田中肇シニアプログラムアドバイザー（特任研究員／東京大学名誉教授）、ユアンジャアシン特任研究員(研究当時、現：香港科学技術大学助教)の研究グループは、数値シミュレーションを用いて、溶液中の異符号の電解質高分子の相分離によって形成されるコアセルベートの形成機構について研究を行いました。コアセルベート（coacervate）とは、異なる成分が水溶液中で相分離し、液滴状ま...

キーワード：産学連携/混合状態/水溶液/非平衡/非平衡現象/イオン化/相分離/数値シミュレーション/高分子電解質/アニオン/高分子/材料科学/生産技術/ハイドロゲル/動的挙動/コロイド/シミュレーション/ダイナミクス/ネットワーク構造/化学工学/高分子材料/数値解析/多孔質/電解質/動力学/粘弾性/流体力/流体力学/機能材料/生体組織/病理/病理学/不均一性/RNA/アルツハイマー病/カチオン/ストレス応答/スルホン酸/凝集体/細胞分裂/神経変性/神経変性疾患/ストレス

他の関係分野：複合領域数物系科学化学工学農学

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発表日：2025年2月13日

超均一ガラス状態の生成

―結晶のような性質を持つガラス―

ジャミング転移点を超える高密度状態において、新たな数値手法を用いることで、極めて高い密度均一性を持つ不規則構造のガラス状態、すなわち「超均一ガラス」の生成に成功した。超均一ガラスの熱力学的および力学的安定性が従来のガラスに比して極めて高く、結晶に類似した特性を示すとともに、ジャミング転移点における超均一状態との差異を明らかにした点に新規性がある。超均一ガラス状態は、卓越した振動的、動力学的、熱力学的、および機械的安定性を有することから、ガラスのさらなる安定化や、不規則構造を有する高性能メタマテリアルの開発に寄与する可能性が期待される。...

キーワード：フィルタリング/アルゴリズム/プロトコル/最適化/情報学/産学連携/空間分布/スケーリング則/過冷却液体/確率過程/確率論/長距離相互作用/統計力学/熱容量/非平衡/非平衡状態/保存量/密度揺らぎ/揺らぎ/臨界現象/臨界点/エントロピー/ガラス転移/スケーリング/内部構造/スペクトル/密度ゆらぎ/振動スペクトル/電子輸送/物質設計/材料科学/過冷却/ガラス転移温度/バンドギャップ/フォトニックバンドギャップ/光通信/準結晶/非晶質/せん断/メタマテリアル/動的挙動/熱力学/コロイド/シミュレーション/センサー/ひずみ/ひび割れ/プラスチック/ポリマー/モデル化/レーザー/屈折率/周波数/振動モード/超音波/電磁波/動力学/半導体/流体力/流体力学/ガラス状態/機能材料/機能性/緩和時間/SPECT/ゆらぎ/力学的性質/規則構造

他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学化学総合理工工学総合生物農学

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発表日：2025年1月9日

量子観測に誘起されたスペクトル相転移の発見

－平衡系と非平衡系との非自明な類似点－

理化学研究所（理研）開拓研究本部濱崎非平衡量子統計力学理研白眉研究チームの濱崎立資理研白眉研究チームリーダー（理研数理創造プログラム上級研究員）、東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の望月健助教（理研開拓研究本部濱崎非平衡量子統計力学理研白眉研究チーム客員研究員）の共同研究チームは、観測下の量子系におけるスペクトル相転移を発見しました。本研究成果は、近年急速に研究が進んでいる「非平衡な量子系における観測誘起相転移」と、古くから精力的に研究されている「平衡状態にある量子系...

キーワード：産学連携/複雑性/スペクトル解析/ハミルトニアン/固有値/エンタングルメント/エンタングルメントエントロピー/トポロジカル相/トポロジカル相転移/開放量子系/混合状態/相関関数/相転移現象/統計力学/非線形/非線形力学/非平衡/非平衡系/非平衡現象/非平衡状態/普遍性/揺らぎ/量子コンピュータ/量子ダイナミクス/量子もつれ/量子相関/量子相転移/量子多体系/臨界点/エネルギースペクトル/エントロピー/カオス/相転移/力学系/スペクトル/数値計算/トポロジカル/ダイナミクス/量子効果/量子力学/エネルギー変換/緩和時間/SPECT/非線形力学系

他の関係分野：複合領域数物系科学総合理工工学農学