【本学研究者情報】

〇金属材料研究所　教授　Yong P. Chen
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【発表のポイント】

• 次世代量子技術の鍵とされる量子スピン液体^{（注１，注２）}の有力候補、塩化ルテニウム（α-RuCl₃）におけるスピン情報を電気信号として検出することに成功しました。
• 白金（Pt）と接合した電気デバイスを作製し、磁場の向きの変化に応じた電気抵抗の周期的な変化を捉えました。この振る舞いは量子スピン液体と考えられる状態を含む様々な磁気状態において共通して発現することを、初めて明らかにしました。
• 本成果は、量子スピン液体を「測る・操る」ための新しい手法を提示するものであり、集積可能なデバイスへの可能性を含め、トポロジカル量子コンピューター^（注3）など次世代エレクトロニクスへの大きなブレイクスルーとなります。

【概要】

現在、量子コンピューターの開発において、外部ノイズによる計算エラーの克服が最大の課題となっています。その解決策として期待されるのが「量子スピン液体」状態です。この状態は図形的な性質（トポロジー）により情報を保護するため、ノイズ耐性の高い量子計算を可能にします。しかし、有力候補物質のα-RuCl₃は電気を通さない絶縁体であり、内部のスピン情報を電気的に測定・操作する手法がないことが実用化の大きな障壁でした。

今回、井土宏 東京大学大学院理学系研究科特任准教授（研究開始時 東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）助教）、Yong P. Chen東北大学金属材料研究所教授（材料科学高等研究所（WPI-AIMR）兼務）、木俣基 日本原子力研究開発機構研究副主幹（研究当時 金属材料研究所准教授）らの研究グループは、α-RuCl₃にPtを接合した電気デバイスを作製しました。図1に示すようにPt層に電流を流しながら面内磁場方向を回転させ、デバイスの抵抗変化を検出することで、隣接するα-RuCl₃内部のスピン情報を抽出することに成功しました 。

本成果は2026年4月22日（現地時間）、物理学の専門誌Newtonに掲載されました。

図1. スピン素子の模式図（上図）、格子上の異方的相互作用によるスピン液体（下段左図）、電気的な振動信号（下段中央図）、交差方向のスピン異方性が幅広く観測された（下段右図）。

【用語解説】

注1. スピン：電子が持つ、自転のような性質。個々の電子は「極めて小さな磁石」としての性質を持っており、従来のスピントロニクスではこの磁石の向き（スピンの状態）を情報の0と1として利用する。

注2. 量子スピン液体：固体中で、極低温でもスピンがバラバラに揺れ動き続ける特殊な物質状態。個々のスピンが独立して動くのではなく、互いに複雑に連携（エンタングル）して、集団で一つのパターンを作り出している。なお、通常の固体では、温度を下げていくと熱ゆらぎが抑えられ、スピン同志の相互作用によりスピンの向きが規則正しく整列し固まる。

注3. トポロジカル量子コンピューター：物質のトポロジー（図形的な性質）を利用して計算を行う次世代の量子コンピューター。情報の最小単位を個々のスピンの向きではなく、量子スピン液体のような集団が作るパターンに置くことで、一部のノイズでスピンが乱れても全体のパターン（情報）が壊れない、究極のミスをしない計算が期待されている 。

【論文情報】

タイトル：Unveiling field-transverse spin anisotropy in the spin liquid candidate α-RuCl3 via spin Hall magnetoresistance
著者：Hiroshi Idzuchi*, Motoi Kimata, Satoshi Okamoto, Pontus Laurell, Narayan Mohanta, Matthew Cothrine, Stephen. E. Nagler, David Mandrus, Arnab Banerjee* and Yong P. Chen*
*責任著者：東北大学金属材料研究所　教授　Yong P. Chen
（同材料科学高等研究所（WPI-AIMR）主任研究者）、
東京大学大学院理学系研究科 　特任准教授　井土　宏
掲載誌：Newton (cell press)
DOI：10.1016/j.newton.2026.100505

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学金属材料研究所
教授　Yong P. Chen
（同材料科学高等研究所（WPI-AIMR）教授）
Email: yongchen*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）
広報戦略室
TEL: 022-217-6146
Email: aimr-outreach*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）