シリコン空孔中心の電子スピン量子ビットに対して反復的な量子フィードバック制御を行い、それにより生じる量子情報の「流れ」を活用することで、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モン」を実験的に実現した。量子情報流を含む熱力学の基本法則の実験的な検証に成功し、フィードバック制御の因果構造が熱力学に与える影響を解明した。本研究は、熱力学的に高効率な量子制御の実現や、複雑な因果構造を持つフィードバックを用いた量子熱機関の設計につながることが期待される。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...

原子価の異なる2種類の元素を同時に置換する新手法「二重異原子価元素置換（double hetero-valent elemental substitution）」を導入し、3元系Ga-Pt-Gd 2/1近似結晶から4元系Ga-Au-Pt-Gd 1/1近似結晶の合成に成功しました。これにより、平均価電子数（e/a）を1.92～1.60の範囲で系統的に制御することが可能となりました。特にe/a＝1.83では、5テスラの磁場下で等温磁気エントロピー変化 ΔSM＝-8.7 J/K mol-Gdを記録しました。これは準結晶および近似結晶材...

私たちの身の回りから宇宙に至るまで、流れや渦が複雑にもつれ合う「乱流」は、自然界のさまざまな現象に関わっています。中でも超高温の核融合プラズマでは、密度や温度、磁場のような複数の物理量の揺らぎが入り混じって連動し、非常に複雑な乱流が発生します。自然科学研究機構 核融合科学研究所の彌冨 豪 特任研究員（論文投稿時は総合研究大学院大学 大学院生）、駒澤大学の仲田 資季 准教授（兼、理化学研究所 数理創造研究センター 数理基礎部門 客員研究員）の研究チームは、量子力学の理論で活用される情報量（情報エントロピー）やその数学的記述法に着想を得て、「情報量の視点」で乱流の状態遷移や相互作用を読み...