物性物理学：超伝導フェルミアークの証拠

量子コンピューティングに用いられるマヨラナフェルミオンの生成に不可欠な要素の1つが、トポロジカル超伝導である。バルクトポロジカル超伝導体は依然として確証が得られていないので、最も有望な手法は近接効果誘起超伝導を利用するものだが、これによって系は脆弱となり実現が難しくなる。またワイル半金属も、その固有のトポロジーから候補になり得るものの、常にバルク超伝導と関連付けられており、そのトポロジカル表面状態であるフェルミアークの固有の超伝導の可能性については、理論面でさえ事実上注意を払われていないままである。今回我々は、角度分解光電子分光法と第一原理計算を用いて、非中心対称ワイル物質である三方晶系PtBi₂の対向する2つの表面に、トポロジカルなフェルミアークを特定した。我々は、こうした状態が10 K付近の温度で超伝導性になることを示す。注目すべきことに、対応するコヒーレンスピークは、固体からの光電子放出によってこれまで検出された中で最も強く鋭い励起として現れた。今回の知見は、PtBi₂における超伝導は表面だけで起こり得るものであり、本質的にトポロジカルな超伝導体–常伝導金属–超伝導体ジョセフソン接合においてマヨラナモードをもたらすプラットフォームとなり得ることを示している。

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