「量子竜巻」をはじめて三次元的にとらえることに成功

私たちが普段使っているスマートフォンやコンピュータなど、多くの電子機器の性能を大きく左右するのは「電子の動き方」です。

ところが最近、その「電子の動き」の中で、まるで「竜巻」が巻き起こっているかのような現象が発見されました。

研究者たちはこれを「量子竜巻（オービタル・ボルテックス）」と呼んでいます。

私たちの身近にある竜巻は、空気の流れが強い渦を作ることで発生します。

同じような渦が、実空間ではなく「運動量空間」という見えない領域で生じているのです。

これは理論的にはずっと予想されてきたのですが、実験で直接捉えるのが極めて難しく、実際に観測するまでには至っていませんでした。

ドイツのヴュルツブルク大学（Uni Würzburg）で行われた研究によって、タンタルアルセニド（TaAs）というトポロジカル半金属を用い、この隠された「量子竜巻」が三次元的に存在する様子が明確に示されました。

もしこの渦を自在に制御できるようになれば、省エネルギーで高速な電子回路や、新しい情報処理の仕組み――いわゆる「オルビトロニクス」――が実現できる可能性があります。

研究内容の詳細は『Physical Review X』にて発表されました。

量子竜巻をはじめて三次元的にとらえることに成功

最新の量子物質研究は、私たちの生活に直結する新しい電子現象を明らかにしつつあります。

特に、量子物質と呼ばれる特殊な素材では、電子が予想外の振る舞いを示すことが知られており、これが次世代の技術に繋がる可能性が注目されています。

例えば、今回の研究で使われた量子物質であるタンタルヒ素（TaAs）では、物質の内部に「Weyl点」や「Dirac点」と呼ばれる特別なポイントが存在します。