室温で「スピン量子凝縮」を実現 ~先端光技術と新材料の融合で新しい光量子デバイスの道を拓く~

2026-05-25 京都工芸繊維大学

電気電子工学系の山下兼一教授らの研究グループは、鉛ハライドペロブスカイト微小共振器を用いて、室温環境下でスピン自由度を持つポラリトン凝縮「スピノール凝縮」の実現に成功した。成果は2026年5月23日付で『Science Advances』誌に掲載された。ポラリトンは光と電子励起が結合した準粒子であり、これまでスピノール凝縮は極低温条件でしか観測されていなかった。研究チームは、光を強く吸収・発光する鉛ハライドペロブスカイト材料を用いた微小共振器構造を最適化し、室温でも量子干渉を伴う凝縮状態を安定形成できることを実証した。これは量子状態を利用する光デバイス実用化に向けた大きな前進であり、将来的にはスピンを利用した超高速光スイッチ、スピン論理回路、コヒーレントスピン輸送など新しい光量子技術への応用が期待される。低温冷却不要で動作可能になった点は、量子光学デバイスの省エネルギー化や集積化にも重要な意味を持つ。

室温で「スピン量子凝縮」を実現 ~先端光技術と新材料の融合で新しい光量子デバイスの道を拓く~
ポラリトンからの発光の顕微鏡写真。
スピノール凝縮示す量子干渉を示している。

<関連情報>

ハロゲン化物ペロブスカイトマイクロキャビティにおける室温スピノール凝縮体 Room-temperature spinor condensate in halide perovskite microcavity

Takaya Inukai, Ryohei Shibano, Taiki Ogura, Tohki Inoue, […] , and Kenichi Yamashita
Science Advances  Published:22 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aeb1521

Abstract

A deeper understanding of room temperature polariton condensed phases is essential for advancing quantum applications. Spin degrees of freedom inherent in polariton particles manifest themselves in the form of spinor condensation, which has been demonstrated only at cryogenic temperatures in the past. Herein, we demonstrate room-temperature spinor polariton condensation in a lead-halide perovskite microcavity under nonresonant optical excitation. The crystalline anisotropy of the perovskite induces a linear polarization splitting of the lower polariton modes, and, above the condensation threshold, nonlinear polariton-polariton interactions drive the formation of elliptically polarized condensates. The condensation dynamics are analyzed using a spin-dependent Gross-Pitaevskii model, which provides a qualitative framework for understanding the experimentally observed polarization evolution and two-stage threshold behavior. Our findings pave the way for all-optical control of polariton spin states at room temperature, opening a path toward scalable polaritonic quantum devices.

0403電子応用
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