低温状態など低エネルギー状態の量子多体ダイナミクスに対する量子計算の大幅な効率化を実現。現在〜将来の量子コンピューターで最も標準的な量子アルゴリズム「トロッター分解」で理論上可能な最大限の高速化を達成。物性物理・量子化学で重要な基底状態、低温状態などのシミュレーションの高速化に貢献。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、量子コンピューターを用いて、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...

ある特定の条件下で金ナノクラスターを合成すると、異方的に逐次成長することを、単結晶X線構造解析によって発見。その結果、胴径方向がわずか金3原子でできた超極細の、近赤外光に対して強い吸収を示す「金量子ニードル」の合成に成功。金量子ニードルは、近赤外光に対する強い吸収や発光特性を利用して、温熱療法・生体イメージング・光エネルギー変換などへの応用展開が期待される。東京大学 大学院理学系研究科の高野 慎二郎 助教と佃 達哉 教授らによる研究グループは、ある特定の条件下で一連の金ナノクラスターを合成し、それらの幾何構造を単結晶X線構造解析によって調べました。そ...

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...

JST（理事長 橋本 和仁）は、戦略的創造研究推進事業 ALCA-Next（先端的カーボンニュートラル技術開発）の2025年度における新規研究開発課題および研究開発代表者を決定しました。本プログラムは、カーボンニュートラルへの貢献という出口を明確に見据えつつ、幅広い領域でのチャレンジングな提案を募り、科学技術パラダイムを大きく転換するゲームチェンジングテクノロジー創出を目指すものです。2025年度の提案募集は、2025年3月7日（金）～5月8日（木）に実施し、144件の応募がありました。募集締め切り後、プログラムオフィサー（PO）が領域アドバイザー（AD）らの協力...

酸化物の性質は、金属の価数や空間配列によって大きく左右されます。中でも、結晶骨格を保ちながら特定の原子だけを選択的に出し入れする「トポケミカル反応」は、物性を制御できる手法として広く用いられてきました。しかし、従来は金属サイトの数や配置を保つ「1:1対応」が前提とされ、骨格自体の再構成は不可能と考えられてきました。京都大学 大学院工学研究科の樋口 涼也 修士課程学生、石田 耕大 博士課程学生（研究当時）、高津 浩 准教授、陰山 洋 教授らの研究グループは、京都大学 理学研究科、ボルドー大学、ファインセラミックスセンター、東北大学、桂林理工大学との共同研究により、「1:1対応」を破る新しいトポケ...

触媒ナノ粒子の表面構造や帯電状態は反応性に深く関与し、反応環境下でナノスケールかつリアルタイムで観察する技術の確立が強く求められてきた。高感度の電子線ホログラフィーと環境制御型透過電子顕微鏡法の組み合わせにより、実環境を模擬したガス雰囲気中（ガスが充満している状態）で触媒ナノ粒子の表面構造や帯電状態の変化を直接可視化。触媒材料の設計指針に新たな視点をもたらし、持続可能なエネルギー変換技術や脱炭素社会の実現に向けた次世代触媒の開発に貢献することに期待。金属ナノ粒子触媒は、持続可能なエネルギー変換技術や脱炭素社会の実現に貢献する重要な材料です。これらの触...

ATP合成酵素を人為的に設計・改変し、これまでに報告されている自然界の酵素の最高値を上回るエネルギー変換機能（H+/ATP比）を達成。改変型酵素は、通常ATP合成できないほど低いプロトン駆動力でもATPを合成できることを実証。本成果は、生体内エネルギー変換機能の向上を可能にする新たな設計指針を示し、将来的な細胞工学やバイオものづくりへの応用が期待される。東京大学 大学院工学系研究科の上野 博史 講師、野地 博行 教授らの研究グループは、千葉大学 大学院理学研究院の村田 武士 教授、高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所の千田 俊哉 教授、安達...

ナノスケールの細孔を持つ金属酸化物材料は、触媒や吸着・分離材、エネルギー材料など幅広い分野で応用・研究されており、中でも、単一の大きな結晶に無数のナノ細孔が空いている”単結晶性ナノ多孔体”は単結晶とナノ多孔体の性質を兼ね備えるユニークな材料として注目されています。本研究では、合成が難しかった金属酸化物の”単結晶性ナノ多孔体”合成のブレークスルーとなり得る技術を開発しました。細孔を形成する鋳型としてナノ多孔体を用いて、金属塩化物を染み込ませて蒸気としてナノ細孔中を拡散、気相輸送させて酸化することで鋳型内での結晶成長を実現しました。作製した酸化鉄ナノ多孔体は、一般的な微結晶...

カチオン交換膜（ＣＥＭ）とアニオン交換膜（ＡＥＭ）を貼り合わせて作るバイポーラー膜（ＢＰＭ）における水解離反応（Ｈ２Ｏ→Ｈ＋＋ＯＨ－）触媒として、酸化チタンナノシートを活用。稠密（ちゅうみつ）に配列したナノシート膜をカチオン交換膜とアニオン交換膜の間に構築することで３００ミリアンペア／平方センチメートルで０．２５ボルトの過電圧を達成。従来のナノ粒子触媒と比較して１０００倍以上高い重量規格化電流密度を達成。...