
スパコンの限界を突破する「量子ハイブリッド計算」が、核融合エネルギーの実用化を加速する
核融合炉の燃料自給に不可欠な溶融塩中でのトリチウム生成を制御するため、量子コンピュータと古典計算を組み合わせた新手法が開発された。電子の複雑な挙動を高い精度でシミュレートすることで、腐食性化合物の形成予測や効率的な燃料回収の実現に挑む。
別名: DFT, density functional theory, 密度汎関数理論
物質の電子密度から全エネルギーや電子状態を計算する量子力学的手法。材料の安定性、結晶構造、バンドギャップなどの物性予測に広く用いられる。本研究では、新多形体β-BiVO4の電子構造の解析や、実験結果の理論的裏付けのために使用された。

核融合炉の燃料自給に不可欠な溶融塩中でのトリチウム生成を制御するため、量子コンピュータと古典計算を組み合わせた新手法が開発された。電子の複雑な挙動を高い精度でシミュレートすることで、腐食性化合物の形成予測や効率的な燃料回収の実現に挑む。

国際研究チームは、2次元材料のZnPS3から極めて純度の高い単一光子の放出を観測した。この素材はシールのようにチップへ貼り付け可能で、従来の集積化の課題を解決しつつ、電子相関を利用した高度な量子情報制御を実現する新基盤として期待される。

フリンダース大学とハリファ大学の共同研究チームは、次世代半導体材料の探索におけるボトルネックを打破するため、ベイズ最適化を用いた「スマート材料発見エンジン」を開発した。このエンジンは、膨大な化学空間からガリウムベースの新規半導体を効率的に逆設計し、特定のバンドギャップを持つ材料を高速で特定可能であり、材料科学に新たなパラダイムをもたらす。

スペインの研究チームは、二重壁カーボンナノチューブ繊維の間質空間に気相法でテトラクロロアルミン酸イオンを挿入することで、ナノチューブの構造を破壊せずに電子を供給する新技術を開発した。これにより、銅の約8倍の比導電率を持つ軽量かつ高強度な導電性素材が実現し、次世代モビリティやエネルギーインフラの軽量化に貢献する可能性を示した。

材料を加熱して作るとき、科学者が記録してきたのは出発物質と最終産物だけで、加熱の途中で何が起きるかはほとんど無視されてきた。Warwick大学とBirmingham大学の研究チームが単一源前駆体の加熱過程を連続的に追跡したところ、従来の手法では見えなかったβ-BiVO₄(バナジン酸ビスマスの新多形体)と、リチウムを初回約300mAh/g・15サイクルで400mAh/gまで蓄える黒色中間相が現れた。Nature Communications掲載のこの研究は、「最終産物を狙う」から「加熱経路を設計する」へ材料探索の視点を転換させる可能性がある。

韓国の研究チームは、温室効果ガスを吸着する際に生じる物理化学的変化を直接電力へ変換するデバイス「GCEG」を開発した。これは、ガス分子がハイドロゲルと相互作用することでカチオン排除効果を引き起こし、電位差を生み出す仕組みである。従来のCCUS技術が抱えるエネルギー消費の課題を解決し、排気ガスを新たなエネルギー源に変える可能性を提示している。

人類は今、物質の最小単位である原子一つひとつを手なずけ、次世代の計算機「量子コンピューター」を創り出そうと果てしない探求を続けている。しかし、原子が持つ量子状態、とりわけ磁石の性質である「スピン」は、外界からのわずかな熱 […]

気候変動対策が国際的な急務となる中、太陽光や風力といった天候に左右される再生可能エネルギーを電力網に統合するための大規模なエネルギー貯蔵システムが求められている。現在の主流であるリチウムイオン電池は、電気自動車や携帯端末 […]

電気抵抗が完全にゼロになり、磁力線を物質の外部へと完全に退ける超伝導現象は、現代の物理学が追い求める究極の巨視的量子状態だ。この現象を日常的な環境で制御できるようになれば、送電網における莫大なエネルギー損失は消滅し、核融 […]