物理学ニュース 2026年7月

🇯🇵 日本語で読む

On Saturday, 27 June 2026, the Large Hadron Collider (LHC) — the world’s most powerful particle accelerator — dumped its final beams, ending an operational era that began with first collisions in 2009 and included the 2012 discovery of the Higgs boson. On 29 June the machine formally entered Long Shutdown 3 (LS3).

LS3 is CERN’s most extensive intervention on its accelerator complex since the LHC was built. Over the next ~4 years, more than 1.2 km of magnets and components will be removed and replaced to transform the collider into the High-Luminosity LHC (HiLumi LHC). When it restarts — the accelerator complex gradually coming back from 2028 and HiLumi physics beginning around 2030 — the upgrade aims to raise the luminosity (collision rate) by up to a factor of ten, enabling precision studies of the Higgs boson and sharper searches for physics beyond the Standard Model. The ATLAS and CMS detectors, which can currently resolve roughly 60 proton–proton collisions per bunch crossing, are being rebuilt to handle 140–200. CERN’s other accelerators keep running until the end of August before entering their own shutdown, and thousands of researchers will continue analysing the vast LHC Run 1–3 datasets throughout the pause. Announced by CERN.

2026年6月27日（土）、世界最強の粒子加速器LHC（大型ハドロン衝突型加速器）が最後のビームをダンプし、2009年の初衝突以来（2012年のヒッグス粒子発見を含む）続いた運転の一時代に幕を下ろした。6月29日、装置は正式に長期シャットダウン3（LS3）へと入った。

LS3は、LHC建設以来もっとも大規模なCERN加速器群の改修となる。今後約4年間にわたり、1.2km以上の磁石・機器を撤去・交換し、加速器を高輝度LHC（HiLumi LHC）へと造り替える。加速器群は2028年から段階的に復帰し、HiLumiの物理運転は2030年頃に始まる予定で、輝度（衝突頻度）を最大10倍に引き上げる。これにより、ヒッグス粒子の精密研究や、標準模型を超える新物理の探索が大きく前進する。現在1バンチ交差あたり約60回の陽子衝突を分解できるATLAS・CMS検出器は、140〜200回に対応できるよう作り替えられる。CERNの他の加速器は8月末まで運転を続けたのち、それぞれのシャットダウンに入る。運転停止中も、数千人の研究者がLHCのRun 1〜3で蓄積された膨大なデータの解析を続ける。CERNが発表した。

🇯🇵 日本語で読む

The Hong–Ou–Mandel (HOM) effect is a hallmark of quantum indistinguishability: when two identical bosons meet at a 50:50 beam splitter, they leave together through the same port and never split. First seen with photon pairs in 1987, it underpins quantum information and metrology. Extending it to many massive particles has been hard, because photonic platforms suffer loss and atomic counting must be nearly perfect.

Martin Quensen, Mareike Hetzel, Luis Santos, Carsten Klempt and colleagues (German Aerospace Center, DLR, and Leibniz University Hannover) demonstrate HOM interference with up to 12 indistinguishable neutral atoms in a system with negligible loss and single-particle-resolving detection (counting uncertainty around 0.2 atoms). From high-fidelity twin-Fock states they observe the defining many-particle signatures — parity oscillations, a bunching envelope and genuine multipartite entanglement — and use the generated states to reach metrological sensitivity scaling at the Heisenberg limit. The result establishes a scalable, low-loss atomic platform for multiparticle interferometry and precision measurement. Published in Nature Physics.

ホン・オウ・マンデル（HOM）効果は、量子的な「区別できなさ（不可弁別性）」の代表例だ。2個の同種ボソンが50:50のビームスプリッターで出会うと、必ず同じ出口から一緒に出て、別々には出てこない。1987年に光子対で初観測され、量子情報・量子計測の基礎となってきた。だがこれを多数の“質量を持つ粒子”へ拡張するのは難しく、光子系は損失が避けられず、原子系では計数をほぼ完璧に行う必要があった。

Martin Quensen、Mareike Hetzel、Luis Santos、Carsten Klemptら（独・ドイツ航空宇宙センターDLR／ライプニッツ大学ハノーファー）は、損失がほぼ無視できる系で最大12個の中性原子のHOM干渉を、単一原子分解能の検出（計数誤差およそ0.2個）で実証した。高忠実度のツイン・フォック状態から、多粒子HOM効果の本質的な特徴であるパリティ振動・バンチング（束になる）包絡線・真の多体もつれを観測。さらに生成した量子状態を用いて、測定感度がハイゼンベルク限界に従ってスケールすることを示した。損失の少ない拡張可能な原子プラットフォームを、多粒子干渉計・精密計測に提供する成果で、Nature Physicsに掲載された。

🇯🇵 日本語で読む

At very low temperatures, quantum particles usually organize themselves by strict rules: fermions fill available energy levels up to a sharp edge, forming the familiar Fermi sea. Researchers now show that a driven quantum system can settle into a “fractional Fermi sea” — a state that keeps the sharp boundary but whose interior levels are only partially filled, so that order and excitation coexist.

A team from the Nagerl group (University of Innsbruck) with theorist Alvise Bastianello (CNRS / Universite Paris-Dauphine) used ultracold cesium atoms confined to one dimension and repeatedly cycled the interaction strength between strongly repulsive and strongly attractive regimes. Instead of simply heating the gas, this far-from-equilibrium drive reorganizes the atoms into a long-lived, highly ordered non-equilibrium state whose correlations go beyond Tomonaga–Luttinger liquid theory, a cornerstone description of one-dimensional quantum matter. The work provides the theoretical foundation for accompanying cold-atom experiments and offers a tunable critical phase for quantum simulation of correlated, non-equilibrium many-body physics. Published in Physical Review Letters (news coverage cresting at the turn of July 2026).

ごく低温では、量子的な粒子は厳密なルールで並ぶ。フェルミ粒子（フェルミオン）は利用できるエネルギー準位を下から詰めて“鋭い縁”までを埋め、おなじみのフェルミ海をつくる。今回、駆動された量子系が「分数フェルミ海（fractional Fermi sea）」という状態に落ち着き得ることが示された。鋭い境界は保ちつつ、内部の準位が部分的にしか占有されない——秩序と励起が共存する新しい臨界相である。

Nägerlグループ（インスブルック大学）と理論家Alvise Bastianello（CNRS／パリ・ドフィーヌ大学）のチームは、1次元に閉じ込めた超冷却セシウム原子を用い、原子間の相互作用の強さを強い斥力と強い引力の間で繰り返し切り替えた。この大きく非平衡へ駆動する操作は、気体を単に加熱するのではなく、長寿命で高度に秩序化した非平衡状態へと原子を組み替える。その相関は、1次元量子物質の基礎理論である朝永・ラッティンジャー液体理論を超えるものだった。本研究は関連する冷却原子実験の理論的基盤を与えるとともに、相関した非平衡多体物理を量子シミュレーションで探るための“調整可能な臨界相”を提供する。Physical Review Letters掲載（報道は2026年7月の変わり目に集中）。

🇯🇵 日本語で読む

Squeezed states redistribute quantum or thermal noise in phase space so that fluctuations in one variable fall below the standard level, at the cost of increased noise in the conjugate variable. Squeezing is central to precision measurement, but realizing and characterizing it in magnetic media had remained largely unexplored.

Tomosato Hioki, Kaito Tojo and colleagues (University of Tokyo) demonstrate single-mode thermal squeezing of magnetization dynamics in a yttrium iron garnet (YIG) film using microwave parametric excitation, driving the magnon noise below its thermal level. They also observe two-mode thermal squeezing: correlated fluctuations of magnons localized on the top and bottom surfaces of the film across a macroscopic distance. Controlling thermal squeezing in a magnetic system sheds light on the fluctuation dynamics of magnetic order and marks a step toward observing quantum effects in magnetic films — useful for low-noise spin-based sensing and information technology. Published (open access) in Nature Physics; News & Views coverage appeared 30 June 2026.

スクイーズド（圧搾）状態とは、量子的または熱的な雑音を位相空間で“配り直し”、ある量のゆらぎを標準レベル以下に下げる代わりに、共役な量のゆらぎを増やす状態のこと。スクイージングは精密計測の要だが、磁性媒質での実現と評価はほとんど手つかずだった。

Tomosato Hioki（日置友智）、Kaito Tojo（東條海斗）ら（東京大学）は、イットリウム鉄ガーネット（YIG）薄膜をマイクロ波でパラメトリック励起することで、磁化ダイナミクスの単一モード熱スクイージングを実証し、マグノンの雑音を熱レベル以下へと低減した。さらに、膜の上面と下面に局在するマグノンのゆらぎが巨視的な距離をまたいで相関する2モード熱スクイージングも観測。磁性系で熱スクイージングを制御する本成果は、磁気秩序のゆらぎダイナミクスに光を当て、磁性薄膜で量子効果を観測するための一歩となる。低雑音のスピンベース・センシングや情報技術への応用が期待される。Nature Physicsにオープンアクセスで掲載（News & Views解説は2026年6月30日）。

🇯🇵 日本語で読む

Topological defects — points or lines where an ordered pattern cannot smoothly align — shape the collective behaviour of anisotropic materials, including living matter. In two dimensions their biological roles are known, but whether three-dimensional polar defects matter for biology, and how their configurations are controlled, had been unclear.

Using a liquid-crystal-based model and experiments, researchers report a charge-preserving transition between 3D defect configurations that is driven by the geometry of the confining boundary and is independent of material parameters. Strikingly, in the mouse embryo the three-dimensional polar defects mark the sites where fluid-filled lumina form — essential structures for subsequent development. When the team experimentally perturbed embryo shape beyond the predicted transition point, additional lumen-initiation sites appeared near the predicted defect locations, confirming the causal link. The work ties fundamental liquid-crystal physics to embryonic development. Published in Nature Materials, with a companion Nature Physics News & Views (30 June 2026).

トポロジカル欠陥（秩序パターンが滑らかにそろえない点や線）は、生物を含む異方性物質の集団的なふるまいを左右する。2次元での生物学的役割は知られていたが、3次元の極性欠陥が生物にとって意味を持つのか、そしてその配置がどう制御されるのかは不明だった。

研究チームは液晶をモデルにした理論と実験により、3次元欠陥の配置間で起こる電荷を保つ転移が、閉じ込め境界の幾何学によって（そして物質パラメータによらず）駆動されることを示した。驚くべきことに、マウス胚では、この3次元の極性欠陥の位置が、後の発生に不可欠な液体で満たされた内腔（ルーメン）の形成部位と一致していた。予測される転移点を超えて胚の形を実験的に変えると、予測どおりの欠陥位置の近くに新たな内腔形成部位が現れ、因果関係が裏づけられた。基礎的な液晶物理を発生生物学に結びつける成果で、Nature Materialsに掲載（Nature PhysicsのNews & Views解説は2026年6月30日）。

🇯🇵 日本語で読む

Note: this item is a preprint that has drawn attention at the turn of July 2026. It proposes a correspondence and includes a small five-qubit proof-of-principle demonstration — it is not a proof of the Riemann Hypothesis.

The Riemann Hypothesis (RH) — that all nontrivial zeros of the Riemann zeta function lie on the critical line — is one of mathematics’ deepest open problems. The century-old Hilbert–Polya conjecture suggests those zeros might be eigenvalues of some unknown quantum operator. This work proposes a physical footing for that idea: the authors construct engineered quantum many-body systems, initialize them in thermal equilibrium, and quench them with tailored interaction Hamiltonians so that the zeta function’s structure is imprinted on measurable observables. They argue that the nontrivial zeros correspond to critical points of dynamical quantum phase transitions (DQPTs) — nonanalytic points in the time evolution — in two distinct constructed models, and describe a scheme to probe even large Riemann zeros. If borne out, the framework would recast an abstract number-theory conjecture as a question about non-equilibrium quantum dynamics. Preprint (arXiv:2511.11199).

注：本項目は2026年7月の変わり目に注目を集めたプレプリントです。対応関係の“提案”に加え、5量子ビットでの小規模な原理実証を含みますが、リーマン予想の証明ではありません。

リーマン予想（RH）——リーマンゼータ関数の非自明な零点はすべて臨界線上にある、という主張——は、数学における最も深い未解決問題の一つだ。約1世紀前のヒルベルト＝ポリア予想は、これらの零点が“未知の量子演算子”の固有値かもしれないと示唆する。本研究はその発想に物理的な足場を与える提案を行う。著者らは設計した量子多体系を熱平衡に初期化し、特別に仕立てた相互作用ハミルトニアンでクエンチ（急激な変化）することで、ゼータ関数の構造を観測量へ“刻み込む”。そして2つの異なる構成モデルにおいて、非自明な零点が動的量子相転移（DQPT、時間発展における非解析的な点）の臨界点に対応すると論じ、大きなリーマン零点まで検証する方法も示す。もし裏づけられれば、抽象的な数論の予想を“非平衡量子ダイナミクス”の問題として捉え直す枠組みとなる。プレプリント（arXiv:2511.11199）。

🇯🇵 日本語で読む

Neutrinos are among the least understood elementary particles: electrically neutral, nearly massless, and interacting so weakly that trillions pass through your body every second. Their tiny masses lie beyond the Standard Model, and one of the field’s biggest open questions is the neutrino mass ordering — whether the third mass state is the heaviest (“normal”) or the lightest (“inverted”).

The Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) — a 20,000-tonne liquid-scintillator sphere buried ~700 m underground in Guangdong, China, about 52.5 km from the Yangjiang and Taishan reactors and led by the Institute of High Energy Physics (IHEP) of the Chinese Academy of Sciences — has published its first physics result as a Nature cover article. Using just 59 days of data (26 August – 2 November 2025), the collaboration simultaneously determined two oscillation parameters to record precision: sin²θ₁₂ = 0.3092 ± 0.0087 and Δm²₂₁ = (7.50 ± 0.12) × 10⁻⁵ eV² (normal-ordering scenario), improving the precision by a factor of 1.6 over the combination of all previous measurements. The rapid, world-leading result validates JUNO’s detector design and analysis and confirms its readiness for its primary goal — resolving the mass ordering with a larger dataset. Published in Nature, 10 June 2026.

ニュートリノは、最も理解が進んでいない素粒子の一つだ。電気的に中性で質量はごくわずか、物質とほとんど相互作用しないため、毎秒何兆個もが人体を素通りする。その小さな質量は標準模型の枠を超えており、分野最大の未解決問題の一つがニュートリノ質量順序——3番目の質量状態が最も重いのか（正順序）、最も軽いのか（逆順序）——である。

JUNO（江門地下ニュートリノ観測所）は、中国・広東省の地下約700mに設置された2万トンの液体シンチレータ球形検出器で、陽江・台山の原子炉群から約52.5km離れ、中国科学院・高能物理研究所（IHEP）が主導する。このJUNOが、最初の物理成果をNatureの表紙論文として発表した。わずか59日分のデータ（2025年8月26日〜11月2日）を用い、2つの振動パラメータを同時に過去最高精度で決定した：sin²θ₁₂ = 0.3092 ± 0.0087、Δm²₂₁ = (7.50 ± 0.12) × 10⁻⁵ eV²（正順序の場合）。これは過去の全実験の統合値に対して精度を1.6倍改善するものだ。短期間で世界最高水準の結果を出したことで検出器設計と解析手法が検証され、本来の目標である質量順序の決定（より大きなデータセットで実施）への準備が整ったことが確認された。Nature、2026年6月10日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

A Schrödinger-cat state places a system into a superposition of two distinct components. The textbook version uses coherent states — wave packets that behave as classically as quantum mechanics allows — displaced in opposite directions in phase space. Such cats are central to quantum technology, including bosonic error-correcting codes that protect information in a single oscillator.

Researchers at the University of Oxford demonstrated a way to build cat states from a broad family of components that are themselves highly nonclassical, rather than near-classical coherent states. Working with the motional (oscillator) mode of a single trapped ion, they created superpositions of squeezed and trisqueezed states: the reconstructed Wigner function shows sixfold rotational symmetry and regions of Wigner negativity, a direct signature of nonclassical quantum interference. They also realized squeezed-cat states whose positional variance is simultaneously larger and smaller than the Heisenberg limit along orthogonal axes — a class proposed earlier but never before realized. Because such states are exactly the resource that squeezed-cat bosonic codes require, the work opens a practical path toward more resilient quantum computers. Published in Physical Review X, 3 June 2026.

シュレディンガーの猫状態は、系を2つの異なる成分の重ね合わせに置いたものだ。教科書的な版では、量子力学が許すかぎり古典的にふるまう波束＝コヒーレント状態を、位相空間で反対方向にずらして重ね合わせる。こうした猫状態は量子技術の中核で、1つの振動子の中で情報を守るボソン誤り訂正符号にも使われる。

オックスフォード大学の研究チームは、ほぼ古典的なコヒーレント状態ではなく、それ自体が強く非古典的な成分の広い族から猫状態を作る方法を実証した。単一トラップイオンの振動（運動）モードを用い、スクイーズド状態・トライスクイーズド状態の重ね合わせを生成。再構成したウィグナー関数には六回回転対称と負領域（ウィグナー・ネガティビティ）が現れ、非古典的な量子干渉の直接的な証拠となった。さらに、直交する軸に沿って位置のばらつきがハイゼンベルク限界より同時に大きく・小さくなるスクイーズド猫状態——以前から提案されつつ未実現だった状態——も実現した。これらはまさにスクイーズド猫型のボソン符号が必要とする資源であり、よりノイズに強い量子コンピュータへの実用的な道を開く。Physical Review X、2026年6月3日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Quantum entanglement is usually seen only in tiny, carefully isolated systems — single atoms, molecules or photons. Whether a macroscopic chunk of matter, made of an astronomical number of particles, can show a direct glimpse of the quantum world has been a deep open question. Strange metals — exotic, strongly correlated states whose electrical resistance rises linearly with temperature, defying ordinary metal theory — are a prime suspect for hosting such collective quantum behaviour.

A team from TU Wien, the University of Würzburg and Rice University (building on a theoretical idea from Peter Zoller’s group in Innsbruck) reported strong multipartite entanglement in a centimetre-sized crystal of the heavy-fermion compound Ce₃Pd₂₀Si₆. Rather than measuring entanglement directly, they extracted the quantum Fisher information (QFI) from the crystal’s dynamical spin response, measured by cold-neutron scattering on the ThALES spectrometer at the ILL down to 60 millikelvin. At the material’s field-induced quantum critical point (about 1.73 tesla), tied to the breakdown of Kondo screening, the QFI grows sharply and witnesses at least nine-partite entanglement, with dynamical scaling exponent 0.88 ± 0.02. The result ties strong entanglement directly to strange-metal behaviour — a general principle rather than a quirk of one compound. Published in Nature Physics, 15 June 2026.

量子もつれは通常、ごく小さく丁寧に隔離された系——単一の原子・分子・光子など——でしか観測できない。天文学的な数の粒子からなる巨視的な物質の塊が、量子世界を直接垣間見せられるのかは、深い未解決問題だった。ストレンジメタル（奇妙な金属）——電気抵抗が温度に比例して上がり、通常の金属理論に反する、強相関の特異な状態——は、そうした集団的な量子的ふるまいを宿す有力候補である。

ウィーン工科大学・ヴュルツブルク大学・ライス大学のチームは（インスブルックのPeter Zollerらの理論的着想を基に）、重い電子系化合物Ce₃Pd₂₀Si₆のセンチメートル大の結晶で強い多体もつれを観測したと報告した。もつれを直接測るのではなく、結晶の動的スピン応答から量子フィッシャー情報（QFI）を取り出す。測定は仏ILLの冷中性子三軸分光器ThALESにより、60ミリケルビンまで行った。近藤遮蔽の崩壊に結びつく磁場誘起の量子臨界点（約1.73テスラ）で、QFIは急激に増大し、少なくとも9体のもつれを示した（動的スケーリング指数0.88 ± 0.02）。この結果は、強いもつれがストレンジメタルのふるまいと直結することを——特定の化合物の特殊事情ではなく一般的な原理として——示している。Nature Physics、2026年6月15日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Note: this item is a theoretical proposal, not an experimental detection.

For nearly a century physicists recognized two kinds of magnets: ferromagnets (ordinary fridge magnets) and antiferromagnets (magnetism hidden at the atomic scale). Within the last decade a third class, altermagnets, was proposed — combining useful features of both and promising faster, more energy-efficient spintronics. More than 200 candidate materials are predicted, but confirming altermagnetism experimentally is hard.

Physicists at the University at Buffalo and Johannes Gutenberg University of Mainz (whose researchers first proposed altermagnets) describe a quantum-sensing scheme to identify them. A single magnetic defect in diamond — a nitrogen atom beside a missing carbon (an NV-type spin) — is placed near a suspected altermagnet. Because altermagnetic order produces a distinctive, direction-dependent spin texture, it makes the defect’s spin signal relax differently along different directions. Reading that anisotropic relaxation gives a telltale, minimally invasive signature of altermagnetism, without significantly disturbing the sample. Published in Physical Review Letters (2026).

注：本項目は理論的な提案であり、実験による検出ではありません。

物理学では長らく、磁石は2種類——強磁性体（普通の磁石）と反強磁性体（原子スケールで磁性が隠れる）——とされてきた。この10年ほどで、両者の利点を併せ持ち、より高速で省エネなスピントロニクスを約束する第3のクラスアルターマグネットが提案された。候補物質は200種以上予測されているが、実験で確認するのは難しい。

バッファロー大学と（アルターマグネットを最初に提案した）マインツ・ヨハネス・グーテンベルク大学の物理学者らは、それらを同定する量子センシングの手法を示した。ダイヤモンド中の磁気欠陥——窒素原子と隣接する炭素の空孔からなるNV型スピン——を候補物質のそばに置く。アルターマグネットの秩序は方向に依存する特有のスピン構造を生むため、欠陥のスピン信号は方向ごとに異なる速さで緩和する。この異方的な緩和を読み取れば、試料を大きく乱すことなく、アルターマグネットの決め手となる痕跡を非侵襲に得られる。Physical Review Letters（2026年）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Synchrotron techniques such as X-ray emission spectroscopy (XES) and resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) reveal a material’s electronic structure, but they are extremely photon-hungry — so far largely limited to concentrated, bulk samples.

A collaboration of HZB (Helmholtz-Zentrum Berlin), MPI-CEC and NIST has commissioned Europe’s first and only superconducting transition-edge-sensor (TES) array X-ray spectrometer at a synchrotron, on the BESSY II UE52-SGM beamline. Its 248 sensors become superconducting when cooled below 25 millikelvin (via a He⁴–He³ dilution refrigerator, like those used for quantum computers); an incoming photon briefly heats a sensor, quenching superconductivity and producing a sharp resistance change read out by SQUIDs. The instrument detects photons 100–1000× more efficiently than conventional wavelength-dispersive spectrometers, turning measurements that once took hours into minutes and opening up atomically thin layers, nanostructures and highly dilute samples with full polarization control. Reported in Review of Scientific Instruments, June 2026.

X線発光分光（XES）や共鳴非弾性X線散乱（RIXS）といった放射光の手法は物質の電子状態を明らかにするが、非常に光子を必要とするため、これまでは濃度の高いバルク試料に大きく限られていた。

HZB（ヘルムホルツ・センター・ベルリン）・MPI-CEC・NISTの共同研究チームが、放射光施設としては欧州初かつ唯一の超伝導遷移端センサ（TES）アレイX線分光器を、BESSY IIのUE52-SGMビームラインで稼働させた。248個のセンサは25ミリケルビン以下に冷やすと超伝導になり（量子コンピュータと同様のヘリウム4–ヘリウム3希釈冷凍機を使用）、入射した光子が瞬間的にセンサを加熱して超伝導を壊し、生じる抵抗変化をSQUIDで読み取る。この装置は従来の波長分散型分光器より光子検出効率が100〜1000倍高く、数時間かかっていた測定を数分に短縮する。原子1層の薄膜・ナノ構造・極めて希薄な試料の研究を、完全な偏光制御のもとで可能にする。Review of Scientific Instruments、2026年6月報告。

🇯🇵 日本語で読む

Pinning down string theory as an inevitable consequence of physical principles has long been a goal of the “string universality” program. In a new result, Clifford Cheung (Caltech), Grant N. Remmen (NYU), Francesco Sciotti (IFAE / BIST, Barcelona) and Michele Tarquini (Caltech) argue that string theory emerges from remarkably few assumptions about scattering amplitudes.

Requiring only that tree-level four-point amplitudes have vanishing residues at prescribed values of the momentum transfer (the sparsest “minimal zeros” the equations allow), together with ultrasoft high-energy behaviour, they prove that the space of minimally consistent amplitudes collapses uniquely onto the celebrated Veneziano and Virasoro–Shapiro amplitudes of string theory. The full stringy structure — including the infinite tower of massive higher-spin states that form the string’s “harmonics” — drops out automatically, and similar logic extends to five-point scattering. Building on their 2024 bootstrap (Phys. Rev. Lett. 133, 251601) but with weaker assumptions, the work sharpens the case that string theory may be all but unavoidable. Published in Physical Review Letters (22 June 2026).

弦理論を「物理原理から必然的に導かれるもの」として示すことは、「弦理論の普遍性（string universality）」と呼ばれる研究の長年の目標だった。今回、Clifford Cheung（カリフォルニア工科大学）、Grant N. Remmen（ニューヨーク大学）、Francesco Sciotti（バルセロナ IFAE／BIST）、Michele Tarquini（カリフォルニア工科大学）は、散乱振幅についてごく少数の仮定だけから弦理論が立ち上がることを論じた。

ツリーレベルの4点振幅が所定の運動量移行の値で留数を持たないこと（＝方程式が許す最小限の「ゼロ」しか持たない）と、高エネルギーで“超軟らか”に振る舞うことだけを要求すると、許される最小の振幅が弦理論のヴェネツィアーノ振幅とヴィラソロ・シャピロ振幅に一意に収束することを証明した。弦に特徴的な構造——質量を持つ高スピン粒子の無限の塔（弦の“倍音”）——も自動的に現れ、同様の論理は5点散乱にも及ぶ。2024年の彼らのブートストラップ（Phys. Rev. Lett. 133, 251601）を、より弱い仮定へと洗練させた成果で、弦理論がほとんど避けられないものかもしれない、という主張を一段と強める。Physical Review Letters掲載（2026年6月22日）。

🇯🇵 日本語で読む

TeV-energy cosmic rays were generally assumed to be immune to solar activity, and their large-scale anisotropy was thought to be constant in time. Using the Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) at 4410 m in Sichuan, China, the collaboration reports the first observation of a transient large-scale anisotropy in TeV cosmic-ray ions.

The trigger was the passage of an interplanetary shock and coronal mass ejection (ICME) carrying a magnetic flux rope on 4 November 2021. Analysing hourly sky-maps across four energy ranges (median energies 0.7–3.1 TeV), the team sees anisotropy exceeding normal hourly fluctuations at >5σ significance, strongest just before the flux rope’s leading edge arrived, with reduced flux from directions toward the outer heliosphere. They attribute this to enhanced scattering of cosmic rays passing through magnetic turbulence in the ICME’s sheath region. In other words, TeV cosmic rays can remotely probe a storm’s magnetic structure — a potential new handle for space-weather forecasting as more air-shower arrays come online worldwide. Phys. Rev. Lett. 136, 251002 (26 June 2026).

TeV領域の宇宙線は太陽活動の影響を受けないと考えられ、その大規模な異方性は時間的に一定とされてきた。中国・四川省の標高4410mにある大型高山空気シャワー観測所LHAASOの国際共同実験は、TeV宇宙線イオンの大規模異方性が“時間変化する”ことを初めて観測した。

きっかけは、2021年11月4日に磁気フラックスロープを伴う惑星間衝撃波とコロナ質量放出（ICME）が通過したことだ。4つのエネルギー帯（中央値0.7〜3.1 TeV）で1時間ごとのスカイマップを解析すると、通常の時間ゆらぎを超える異方性が5σ以上の有意度で現れ、フラックスロープの前縁が到達する直前に最も強く、外側の太陽圏方向からの流量が減っていた。研究チームはこれを、ICMEのシース領域の磁気乱流を通る宇宙線の散乱が強まったためと解釈する。つまりTeV宇宙線が太陽嵐の磁気構造を遠隔で“観測”できることを意味し、世界各地の空気シャワー観測網が増えれば、宇宙天気予報の新たな手がかりになりうる。Phys. Rev. Lett. 136, 251002（2026年6月26日）。

🇯🇵 日本語で読む

Photon loss is the central obstacle in long-distance quantum communication: send single photons directly down a lossy fibre and only a small fraction survive, undermining loophole-free Bell tests and device-independent quantum key distribution. Quantum teleportation could, in principle, beat this — but in practice, teleporting a single photon with a higher survival probability than direct transmission had remained out of reach.

Li-Chao Peng, Dian Wu, Jian-Wei Pan and colleagues (University of Science and Technology of China) demonstrate an all-optical scheme for the remote preparation of entangled photons that reaches an 82% heralding efficiency for event-ready entangled pairs through a lossy channel. Having distributed entanglement in this way, they then show teleportation-based transmission with a nearly threefold enhancement in efficiency over direct transmission — an unconditional advantage of teleportation over simply sending the photon. The result marks a concrete step toward loss-tolerant quantum networks. Published in Nature Physics (23 June 2026).

光子損失は長距離量子通信の最大の壁だ。単一光子を損失のあるファイバーへそのまま送ると、ごく一部しか届かず、抜け穴のないベル検証やデバイス非依存の量子鍵配送（QKD）の妨げになる。量子テレポーテーションは原理的にこの限界を超えられるが、単一光子を“直接送るより高い生存確率で”テレポートすることは、実際には難しかった。

Peng Li-Chao、Dian Wu、潘建偉（Jian-Wei Pan）ら（中国科学技術大学）は、もつれ光子を遠隔で用意する全光学的な手法を実証し、損失チャネル越しでもイベントレディなもつれ対を82%のヘラルド効率で得た。こうしてもつれを配ったうえでテレポーテーションによる伝送を行うと、直接伝送に比べて効率が約3倍に向上——単に光子を送るよりテレポートする方が有利だという“無条件”の優位を示した。損失に強い量子ネットワークへの具体的な一歩となる成果だ。Nature Physics掲載（2026年6月）。

🇯🇵 日本語で読む

In fractional quantum Hall (FQH) liquids, geometric (“quantum-metric”) theories predict chiral graviton modes — spin-2 neutral excitations that are condensed-matter analogues of gravitons, arising as the long-wavelength limit of the magnetoroton. After the first such mode was seen at filling factor ν = 1/3 (Nature, 2024), the question was whether these modes could reveal the deeper “parton” structure of FQH states.

Zihao Yang, Yifan Wang, Lingjie Du and colleagues (Nanjing University) now use inelastic scattering of circularly polarized light to observe multiple chiral graviton modes at additional filling factors. At ν = 2/9 several gravitons share the same chirality, and in the gapless, Fermi-liquid-like state at ν = 1/4 a high-energy graviton persists as a gapped chiral excitation. These patterns identify the chiral gravitons as geometrical excitations of the underlying partons — the fractionalized constituents in the parton construction of FQH states — giving direct spectroscopic evidence for the parton description of the quantum Hall effect. Published (open access) in Nature Physics (22 June 2026).

分数量子ホール（FQH）液体では、内部の“量子計量”のゆらぎとしてカイラルグラビトン（スピン2の中性励起、マグノロトンの長波長極限で、物性版のグラビトン）が現れると幾何学的理論が予言する。充填率ν = 1/3で最初のモードが観測された（Nature、2024年）のに続く問いは、これらのモードがFQH状態のより深い“パートン”構造を明らかにできるか、だった。

Zihao Yang・Yifan Wang・Lingjie Du（杜霊傑）ら（南京大学）は、円偏光の非弾性光散乱を使って、複数の充填率でカイラルグラビトンを“複数”観測した。ν = 2/9では複数のグラビトンが同じカイラリティを持ち、ν = 1/4のギャップレスなフェルミ液体的状態でも高エネルギーのグラビトンがギャップを持つカイラル励起として残る。これらのふるまいは、カイラルグラビトンが下地のパートンの幾何学的励起（FQH状態をパートン構成で記述するときの分数化した構成要素）であることを示し、量子ホール効果のパートン描像の直接的な分光学的証拠となる。Nature Physicsにオープンアクセスで掲載（2026年6月22日）。

🇯🇵 日本語で読む

Electrons floating on the surface of superfluid helium are an appealing but hard-to-read qubit platform: they are exceptionally well isolated from noise, yet single-electron quantum measurement had remained elusive.

Gerwin Koolstra, Elena O. Glen, Johannes Pollanen and colleagues (EeroQ Corporation) demonstrate, for the first time, strong coupling between a single microwave-cavity photon and the quantized motional state of one electron on helium, using a hybrid circuit-QED device that pairs a quantum dot with a high-impedance superconducting resonator. The measured coupling strength, g/2π = 118 MHz, exceeds both the electron’s motional decoherence and the resonator’s loss — placing the system firmly in the strong-coupling regime. This opens a route to single-electron spin-qubit readout via spin–orbit hybridization techniques already used in semiconductor devices, and to studying light–matter interaction at the single-electron level. Published in Nature Physics (15 June 2026).

超流動ヘリウムの表面に浮かぶ電子は、雑音から非常によく隔離された魅力的な量子ビット候補だが、単一電子の量子測定は難しく、実現していなかった。

Gerwin Koolstra、Elena O. Glen、Johannes Pollanenら（EeroQ社（米シカゴ））は、量子ドットと高インピーダンスの超伝導共振器を組み合わせたハイブリッドな回路量子電気力学（回路QED）素子を用い、ヘリウム上の単一電子の量子化された運動状態とマイクロ波共振器の単一光子との“強結合”を世界で初めて実証した。測定された結合強度 g/2π = 118 MHz は、電子の運動のデコヒーレンスと共振器の損失のどちらをも上回り、系を明確に強結合領域へと入れる。半導体素子で実証済みのスピン軌道混成の手法を使えば、単一電子スピン量子ビットの読み出しや、単一電子レベルでの光と物質の相互作用の研究へと道が開ける。Nature Physics掲載（2026年6月15日）。

🇯🇵 日本語で読む

At gaps of a few hundred nanometres, radiative heat transfer can exceed the far-field blackbody limit by orders of magnitude, because evanescent surface waves — surface phonon polaritons — tunnel across the gap. Theory long suggested that metamaterials could push this near-field radiative heat transfer (NFRHT) even further, but experimental proof was missing.

Zexiao Wang, Shanhui Fan (Stanford), Sheng Shen (Carnegie Mellon) and colleagues, with Purdue, pattern gold split-ring resonators on silicon-nitride (SiN) membranes and bring two such surfaces face-to-face across a nanoscale gap. The resonators’ electromagnetic modes couple strongly to the SiN’s surface phonon polaritons, enhancing heat transfer several-fold — compared with unstructured gold plates, and without exotic materials. It is one of the clearest demonstrations yet that heat flow can be engineered much like light or electricity, pointing toward contact-free chip cooling and more efficient waste-heat harvesting (thermophotovoltaics). Published in Nature 654, 64–68 (online 27 May 2026; widely reported 8 June 2026).

数百ナノメートルの隙間では、消えかかった表面波（表面フォノンポラリトン）が隙間をトンネルするため、熱放射が遠方場の黒体限界を桁違いに上回ることがある。この近接場熱放射（NFRHT）を“メタマテリアル”でさらに強められると理論は長く示唆してきたが、実験的な裏づけがなかった。

Zexiao Wang、Shanhui Fan（スタンフォード大学）、Sheng Shen（カーネギーメロン大学）らはパデュー大学と共同で、窒化ケイ素（SiN）膜に金のスプリットリング共振器を刻み、この面同士をナノギャップ越しに向かい合わせた。共振器の電磁モードがSiNの表面フォノンポラリトンと強く結合し、構造のない金板に比べて熱放射が数倍に増強された。しかもエキゾチックな材料は不要だ。熱の流れを光や電気のように“設計”できることを示す最も明快な実証の一つで、非接触のチップ冷却や、より効率的な廃熱発電（熱光起電）への道を指し示す。Nature 654, 64–68（2026年5月27日オンライン公開、6月8日に広く報道）。

🇯🇵 日本語で読む

“Nonreciprocal” components act like one-way streets — letting signals pass in one direction while strongly blocking the other — and are staples of microwave and optical technology. Yet nonreciprocal quantum synchronization of phonons (quanta of vibration), one of the most natural nonreciprocal quantum resources, had gone unexplored.

Deng-Gao Lai, Adam Miranowicz and Franco Nori (RIKEN Center for Quantum Computing) propose the first scheme for it. By combining two effects — the Sagnac effect (from a spinning silica microsphere) and the magnon-Kerr effect (in a YIG sphere) — phonons synchronize when light or a magnetic field is applied from one direction but not from the other. Strikingly, the scheme is robust: thanks to a magnon-Kerr-induced transition, synchronization survives the fabrication imperfections and thermal noise that would derail earlier proposals. The work charts a route from “fragile” to robust one-way quantum resources for signal routing and quantum information. Published in Nature Communications 16, 8491 (2025); featured as a RIKEN Research Highlight in April 2026 and widely covered in June 2026.

「非相反（ノンレシプロカル）」な素子は一方通行の道のように働き、信号を一方向へは通しつつ逆向きは強く遮る。マイクロ波・光技術の定番だ。だが、最も自然な非相反量子資源の一つであるはずの、フォノン（振動の量子）の“量子”非相反同期は手つかずだった。

Deng-Gao Lai、Adam Miranowicz、Franco Nori（理化学研究所 量子コンピュータ研究センター）は、これを初めて提案した。回転するシリカ微小球によるサニャック効果と、YIG球のマグノン・カー効果という2つの効果を組み合わせることで、光や磁場を一方向から加えたときだけフォノンが同期し、逆向きでは同期しない。特筆すべきは頑健性で、マグノン・カー効果による転移のおかげで、従来案なら破綻する作製誤差や熱雑音があっても同期が保たれる。“壊れやすい”量子資源を、信号の経路制御や量子情報に使える“頑健な”一方向資源へと変える道を示す。Nature Communications 16, 8491（2025年）掲載。2026年4月にRIKEN Research Highlightで紹介され、2026年6月に広く報じられた。

🇯🇵 日本語で読む

Borophene — the boron analogue of graphene — has long been predicted to host unusual electronic states, but a free-standing boron honeycomb sheet is intrinsically unstable and extremely hard to make.

A collaboration between Tohoku University (AIMR), OIST, the Institute for Molecular Science, KEK, QST, Niigata University and RIKEN CEMS took the opposite approach: rather than growing borophene, they extracted it from inside a stable three-dimensional crystal, LaRh₃B₂, whose structure already contains boron honeycomb layers. Cleaving the crystal exposes such a layer at the surface. Angle-resolved photoemission (ARPES) measurements revealed a van Hove singularity — an energy at which the electronic density of states piles up — sitting close to the Fermi level, a condition that typically favours superconductivity, magnetism and other correlated phases. Scanning tunnelling microscopy further revealed an electronic nematic state, in which the nominally sixfold-symmetric electron distribution spontaneously selects a preferred direction, breaking the lattice symmetry. The result offers a general design strategy: build unstable two-dimensional materials inside robust three-dimensional hosts and then unveil them. Published in Science Advances on 2 July 2026.

ボロフェン——グラフェンのホウ素版——は、特異な電子状態をもつと理論的に予想されてきたが、単独ではきわめて不安定で、作製が非常に難しかった。

東北大学 材料科学高等研究所（AIMR）、沖縄科学技術大学院大学（OIST）、自然科学研究機構 分子科学研究所、高エネルギー加速器研究機構（KEK）、量子科学技術研究開発機構（QST）、新潟大学、理化学研究所 創発物性科学研究センターの研究グループは、発想を逆転させた。ボロフェンを「成長させる」のではなく、もともとホウ素のハニカム層を内部に含む安定な3次元結晶LaRh₃B₂を劈開（へきかい）し、その層を表面に露出させる形で「取り出す」方法を実現したのだ。角度分解光電子分光（ARPES）の測定から、電子の状態密度が特定エネルギーに集中するヴァンホーヴ特異点がフェルミ準位のごく近くに存在することが判明した。これは超伝導や磁性などの強相関現象が現れやすい条件である。さらに、走査トンネル顕微鏡（STM）により、本来は六角形の対称性をもつはずの電子分布が自発的に特定方向へ偏る「電子ネマティック状態」の観測にも成功した。不安定な2次元物質を頑丈な3次元結晶の中に「作り込んでから露わにする」という、新しい量子材料設計の指針となる成果だ。Science Advances 2026年7月2日付。

🇯🇵 日本語で読む

In the early 1970s Bardeen, Carter and Hawking found that black holes obey relations strikingly parallel to the laws of thermodynamics, with horizon area playing the role of entropy. But those textbook laws describe stationary black holes — they are, strictly speaking, laws of black-hole statics. Real black holes form, swallow matter, merge and evaporate.

Abhay Ashtekar, Daniel E. Paraizo and Jonathan Shu (Penn State) have now extended the first law to black holes that can be arbitrarily far from equilibrium. Instead of the globally defined, teleological event horizon — whose location depends on the entire future of the spacetime — they work with quasi-local dynamical horizon segments (DHSs). Their first law refers to finite changes caused by actual physical processes at the horizon, and combines with the generalized second law on DHSs to identify black-hole entropy with the area of marginally trapped surfaces rather than of the event horizon. The new entropy measure ties more directly to a black hole’s spin and energy. The Letter appeared in Physical Review Letters as an Editors’ Suggestion (published 24 June 2026), with a longer companion paper in General Relativity and Gravitation; Penn State publicised the work on 2 July 2026.

1970年代初頭、バーディーン・カーター・ホーキングは、ブラックホールが熱力学の法則と驚くほどよく似た関係に従うこと——地平面の面積がエントロピーの役割を果たすこと——を見いだした。しかし教科書に載るこれらの法則は定常なブラックホールについてのもので、厳密には「ブラックホール静力学」と呼ぶべきものだった。現実のブラックホールは、生まれ、物質を飲み込み、合体し、蒸発する。

アバイ・アシュテカー、ダニエル・E・パライゾ、ジョナサン・シュー（ペンシルベニア州立大学）は、この第一法則を平衡からいくらでも遠いブラックホールへ拡張した。鍵は、時空の未来全体を知らないと位置が決まらない（テレオロジカルな）事象の地平面を捨て、準局所的な「力学的地平面セグメント（DHS）」を使う点にある。新しい第一法則は、地平面で実際に起こる物理過程による有限の変化を扱い、DHS上の一般化第二法則と組み合わせることで、ブラックホールのエントロピーを事象の地平面ではなく「境界的に捕捉された面（marginally trapped surface）」の面積と同定することに自然に導く。この新しいエントロピーの尺度は、ブラックホールのスピンやエネルギーといった物理量とより直接的に結びついている。論文はPhysical Review Lettersに編集者推薦（Editors' Suggestion）として2026年6月24日付で掲載され、詳細版がGeneral Relativity and Gravitation誌に。ペンシルベニア州立大学は7月2日に発表した。

🇯🇵 日本語で読む

Dark matter makes up about 85% of the matter in the Universe, yet its nature is unknown. Axions — hypothetical light particles — are a leading candidate, and theory predicts they can convert into photons in a strong magnetic field. But existing axion haloscopes rely on mechanically tuned cavities, which makes some mass ranges hard to reach.

A team at Rice University (first author Jaanita Mehrani, with co-corresponding author Junichiro Kono) proposes a detector called SQWARE (Semiconductor Quantum Well Axion Radiometer Experiment). It uses stacks of ultrathin semiconductor layers — multiple quantum wells — that trap electrons into two-dimensional sheets behaving like a plasma. In a magnetic field, axions convert into photons whose signal is enhanced by this plasma response, and the detector is tuned by varying the magnetic field rather than mechanically. This opens access to meV-scale axion masses that have been difficult to explore with current technologies. Published in Physical Review Letters.

宇宙の物質の約85%を占める暗黒物質だが、その正体は分かっていない。有力候補の一つが仮説上の軽い粒子アクシオンで、理論的には強い磁場中で光子に変換されると予言される。しかし既存のアクシオン・ハロスコープは機械的に共振周波数を調整する空洞に頼るため、一部の質量領域を探るのが難しかった。

ライス大学のチーム（筆頭著者Jaanita Mehrani、共同責任著者に河野淳一郎（Junichiro Kono））は、SQWARE（Semiconductor Quantum Well Axion Radiometer Experiment）と名付けた検出器を提案した。極薄の半導体層を積み重ねた多重量子井戸に電子を2次元的に閉じ込めると、電子はプラズマのように振る舞う。磁場中でアクシオンが光子へ変換される際、このプラズマ応答で信号が増強され、しかも磁場を変えるだけで（機械駆動なしに）調整できる。これにより、現行技術では探りにくかったmeV領域のアクシオン質量に手が届く。Physical Review Letters掲載。

🇯🇵 日本語で読む

The Galactic Center Excess (GCE) is a roughly spherical glow of gamma rays around the Milky Way’s centre that has puzzled physicists for over a decade. Two explanations compete: self-annihilating dark matter, or a large population of millisecond pulsars. Previous statistical analyses generally favoured pulsars — but they overlooked one key piece of information: the energy of each detected photon.

An international collaboration between the University of Vienna and Lawrence Berkeley National Laboratory (Florian List and colleagues) trained a machine-learning system on more than one million simulated gamma-ray observations, incorporating photon-energy information. Their analysis finds that the pulsar hypothesis would require at least 35,000 sources at the Galactic Centre — far more than the few hundred to few thousand assumed in some earlier studies — weakening one of the strongest arguments against dark matter. The team stresses this is not proof of dark matter, but shows it is too early to rule it out. Published in Physical Review Letters.

銀河中心過剰放射（Galactic Center Excess, GCE）は、天の川銀河の中心付近に広がるほぼ球状のガンマ線の“もや”で、10年以上にわたり物理学者を悩ませてきた。有力な説は2つ——自己消滅する暗黒物質か、多数のミリ秒パルサーか。従来の統計解析は概してパルサー説に有利だったが、重要な情報を見落としていた。検出された光子1個ごとのエネルギーである。

ウィーン大学とローレンス・バークレー国立研究所の国際共同研究（Florian Listら）は、光子エネルギーの情報を取り込み、100万を超えるガンマ線観測のシミュレーションで機械学習を訓練した。その結果、パルサー説では銀河中心に少なくとも3.5万個の光源が必要となり、従来の一部研究が仮定していた数百〜数千個をはるかに上回ることが分かった。これは暗黒物質説に対する最も強い反論の一つを弱めるものだ。チームは、これは暗黒物質の証拠ではないが、暗黒物質説を排除するには早すぎることを示す、と強調している。Physical Review Letters掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Quarks come in six flavours and bind into mesons (pairs) and baryons (triplets). Sixty years ago, as the quark structure of matter emerged, theorists built classification schemes that predicted as-yet-undiscovered particles — including “doubly charmed” baryons carrying two charm quarks.

At the Beauty 2026 conference in Maastricht, the LHCb Collaboration at CERN’s Large Hadron Collider announced the observation of the Ωcc⁺ baryon — two charm quarks plus one strange quark, with a mass around 3727 MeV/c², roughly four times the proton’s. It appears as a peak in the Ωc⁰π⁺ mass spectrum from 2024 collision data. With this, LHCb completes the family of doubly charmed baryons: the Ξcc⁺⁺ (2017), the Ξcc⁺ (earlier in 2026), and now the Ωcc⁺. Among the roughly 85 composite particles found at the LHC, these three are unique in that they decay by the weak force and live long enough to leave measurable flight distances. Announced by CERN / LHCb.

クォークは6種類（フレーバー）あり、メソン（2個）やバリオン（3個）として結合する。60年前、物質のクォーク構造が明らかになり始めた頃、理論家は未発見の粒子を予言する分類体系を築いた——その中に、チャームクォークを2個持つ「二重チャーム・バリオン」があった。

マーストリヒトで開かれたBeauty 2026会議で、CERNの大型ハドロン衝突型加速器のLHCb実験グループが、Ωcc⁺バリオンの観測を発表した。チャームクォーク2個＋ストレンジクォーク1個からなり、質量は約3727 MeV/c²と陽子の約4倍。2024年の衝突データで、Ωc⁰π⁺の質量スペクトルのピークとして現れた。これによりLHCbは二重チャーム・バリオンのファミリーを完成させた——Ξcc⁺⁺（2017年）、Ξcc⁺（2026年前半）、そして今回のΩcc⁺。LHCで見つかった約85個の複合粒子の中でも、この3つは弱い力で崩壊し、検出器内で測定可能な飛距離を残すほど長寿命という点で特別だ。CERN／LHCbが発表した。

🇯🇵 日本語で読む

Many quantum technologies rely on single quantum emitters — atoms or molecules that interact strongly with light — for single photons, quantum memory and entanglement. To study them one at a time, they must be held in place, usually by trapping in vacuum or embedding in a bulk crystal. Molecules adsorbed on a surface would be far more accessible, but surface contaminants had always broadened their spectra below the ultimate limit.

Vahid Sandoghdar’s group at the Max Planck Institute for the Science of Light (first authors Masoud Mirzaei and Alexey Shkarin) reports Fourier-limited electronic transitions of single dibenzoterrylene (DBT) molecules on an anthracene crystal surface — the first time surface-adsorbed molecules reach the quantum limit where the linewidth is set only by the excited-state lifetime (a nano–electron-volt scale). The trick: an organic crystal that self-cleans by slow evaporation, combined with spectroscopy and super-resolution microscopy at liquid-helium temperature. This opens combined angstrom-scale spatial and high-resolution spectral studies of surfaces. Published in Science.

多くの量子技術は、単一の量子エミッター——光と強く相互作用する原子や分子——を、単一光子源・量子メモリ・もつれの生成に用いる。1個ずつ調べるには、その粒子をひと所に留めておく必要があり、通常は真空中に捕捉するか、バルク結晶に埋め込む。表面に吸着した分子ならはるかに扱いやすいが、表面の汚染物質のせいでスペクトルが広がり、究極の限界には届かなかった。

マックス・プランク光科学研究所のVahid Sandoghdarグループ（筆頭著者Masoud Mirzaei・Alexey Shkarin）は、アントラセン結晶の表面に載せた単一のジベンゾテリレン（DBT）分子で、フーリエ限界の電子遷移を実現した。表面吸着分子が、線幅が励起状態の寿命だけで決まる量子限界（ナノ電子ボルトのスケール）に達したのは初めて。鍵は、有機結晶がゆっくり蒸発することで自己クリーニングする性質を使い、液体ヘリウム温度で分光と超解像顕微鏡を組み合わせたことにある。表面科学に、オングストローム級の空間分解能と高分解能レーザー分光を組み合わせる新しい実験の道を開く。Science掲載。

🇯🇵 日本語で読む

In everyday life you cannot combine two cups of warm water into one cup of boiling water — but in the quantum world, two low-energy photons can merge into one higher-energy photon. This photon upconversion via triplet–triplet annihilation (TTA) turns visible light into ultraviolet, but efficient solid-state versions had been elusive: solids need molecules packed close enough to transfer triplet energy yet far enough apart to avoid quenching.

A Kyushu University team (Naoyuki Harada, Yoichi Sasaki, Nobuo Kimizuka and colleagues) solved this with dihydroindeno[2,1-a]indene derivatives bearing alkyl chains above and below the π-plane, which precisely set the spacing between neighbouring molecules. By combining high solid-state emission with efficient triplet energy transfer, and paired with a donor, the material reaches 1.9% visible-to-UV upconversion efficiency under ordinary sunlight-level intensity (a few mW/cm²). Because sunlight contains only a few percent UV, such materials could boost UV-driven photocatalysis (for example water splitting) and solar energy use. Published in Nature Communications.

日常では、ぬるま湯を2杯合わせても熱湯1杯にはならない。だが量子の世界では、低エネルギーの光子2個が合体して、より高エネルギーの光子1個になれる。三重項-三重項消滅（TTA）によるフォトンアップコンバージョンは可視光を紫外線に変える技術だが、効率のよい固体版の実現は難しかった。固体では、三重項エネルギーを移すには分子を十分近づける必要がある一方、近すぎると励起状態が消光してしまうためだ。

九州大学のチーム（原田直幸・佐々木陽一・君塚信夫ら）は、π平面の上下にアルキル鎖を付けたジヒドロインデノ[2,1-a]インデン誘導体で、隣り合う分子の間隔を精密に制御してこれを解決した。固体状態で高い発光性と効率的な三重項エネルギー移動を両立させ、ドナー分子と組み合わせることで、太陽光レベル（数mW/cm²）の弱い光でも可視光→UV変換効率1.9%に到達した。太陽光に含まれる紫外線はわずか数%のため、こうした材料は紫外線を使う光触媒（たとえば水分解）や太陽エネルギー利用を後押しし得る。Nature Communications掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Semiconductor quantum dots are prime single-photon sources for quantum technology, but their coherent Rabi oscillations are damped by coupling to lattice vibrations (phonons). Because the phonon spectral density is non-monotonic in energy, theory predicted back in 2007 (Vagov et al.) that at sufficiently high driving power the damping should weaken and the Rabi rotations should reappear — an effect that had lived only in idealized models.

Physicists at Paderborn University (Lukas Hanschke, Klaus D. Jöns and colleagues, with theory from TU Dortmund and dots grown at Johannes Kepler University Linz) have now demonstrated this reappearance experimentally in a resonantly driven GaAs quantum dot. As the pulse power increases, the phonon-damped oscillations recover, confirming the long-standing prediction and signalling high coherence and precise optical control — a step toward scalable quantum applications. Published in Physical Review Letters.

半導体量子ドットは量子技術の有力な単一光子源だが、そのコヒーレントなラビ振動は格子振動（フォノン）との結合で減衰する。フォノンのスペクトル密度はエネルギーに対して単調でないため、理論的には2007年（Vagovら）に、十分強い駆動では減衰が弱まってラビ振動が復活するはずだと予言されていた——だが、これまで理想化されたモデルの中だけの現象だった。

パーダーボルン大学の物理学者ら（Lukas Hanschke・Klaus D. Jönsほか、理論はTUドルトムント、量子ドットはヨハネス・ケプラー大学リンツで作製）は、共鳴励起したGaAs量子ドットでこの復活を実験的に実証した。パルス強度を上げると、フォノンで減衰していた振動が回復し、長年の予言を裏づけた。これは高いコヒーレンスと精密な光制御の証しであり、スケーラブルな量子応用への一歩となる。Physical Review Letters掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Magnons — quanta of spin waves in magnetic materials — are attractive building blocks for hybrid quantum systems: they naturally couple to phonons, photons and superconducting qubits, and their nanometre wavelengths could shrink circuits to smartphone-chip scale. Their drawback has been a very short lifetime, at most a few hundred nanoseconds — far too brief for practical quantum computation.

An international team led by Andrii Chumak at the University of Vienna (experiment by Rostyslav Serha) extended magnon lifetimes roughly a hundredfold, to as long as 18 microseconds — comparable to the coherence of the transmon superconducting qubits used in today’s processors. The keys were using short-wavelength dipole-exchange magnons (naturally less sensitive to surface defects) in ultra-pure YIG at low temperature. Crucially, they found the limit is set not by fundamental physics but by material quality, pointing toward even longer lifetimes and, ultimately, quantum processors the size of a one-cent coin. Published in Science Advances (1 May 2026; widely re-reported in late June 2026).

マグノン——磁性体中のスピン波の量子——は、ハイブリッド量子系の魅力的な構成要素だ。フォノン・光子・超伝導量子ビットと自然に結合でき、波長をナノメートル級まで縮められるため、回路をスマホのチップほどの大きさにできる可能性がある。難点はその寿命の短さで、せいぜい数百ナノ秒——実用的な量子計算にはあまりに短かった。

ウィーン大学のAndrii Chumakが率いる国際チーム（実験はRostyslav Serha）は、マグノンの寿命を約100倍に延ばし、最長18マイクロ秒を達成した——今日のプロセッサで使われるトランズモン型超伝導量子ビットのコヒーレンスに匹敵する。鍵は、表面欠陥の影響を受けにくい短波長のダイポール交換マグノンを、超高純度のYIGで低温で用いたこと。そして重要なのは、寿命を決めるのは物理法則ではなく材料の純度だと突き止めた点で、さらに長寿命化——ひいては1セント硬貨サイズの量子プロセッサ——への道を示す。Science Advances掲載（2026年5月1日。2026年6月下旬に広く再報道された）。

🇯🇵 日本語で読む

The geometry of quantum states — quantified by objects like the Berry phase — underlies phenomena from electrical conductivity to superconductivity. Extending these ideas to non-Hermitian quantum mechanics, where a system exchanges energy with its environment, is subtle: the non-Hermitian Berry phase can be complex, and its imaginary part governs amplification or decay of the wave intensity. Which genuinely new geometric effects appear had been unclear.

Tomoki Ozawa (Advanced Institute for Materials Research, WPI-AIMR, Tohoku University) and Henning Schomerus (Lancaster University) show that when a non-Hermitian system has certain symmetries, such as reciprocity, the geometric contribution to adiabatic amplification becomes path-independent — depending only on the ratio of the Petermann factors at the start and end points. The Petermann factor, a static measure of how non-orthogonal a system’s eigenstates are, thus directly controls the amplification, offering a practical route to measure this experimentally challenging quantity. Published in Physical Review Research; highlighted by AIMR in June 2026.

量子状態の幾何学——ベリー位相などで定量化される——は、電気伝導から超伝導まで多くの現象の背後にある。これを、系が環境とエネルギーをやり取りする非エルミート量子力学へ拡張するのは一筋縄ではいかない。非エルミートのベリー位相は複素数になり得て、その虚部が波の強度の増幅・減衰を左右する。どんな“真に新しい”幾何学的効果が現れるのかは不明だった。

小澤知己（Tomoki Ozawa）（東北大学材料科学高等研究所 WPI-AIMR）とHenning Schomerus（ランカスター大学）は、非エルミート系が相反性などの対称性を持つとき、断熱増幅への幾何学的寄与が経路によらなくなり、始点と終点でのペーターマン因子の比だけで決まることを示した。ペーターマン因子は、系の固有状態がどれだけ非直交かを表す静的な量。これが増幅を直接支配するため、実験的に測りにくいこの量を、増幅の様子から直接測る実用的な道が開ける。Physical Review Research掲載。2026年6月にAIMRが研究ハイライトとして紹介した。

🇯🇵 日本語で読む

Hawking radiation — the quantum emission of particles at a black hole’s event horizon — connects gravity with quantum mechanics and thermodynamics, and the Bekenstein–Hawking entropy has long been a benchmark for candidate theories of quantum gravity. But it has never been observed in astronomy, only in laboratory analogues. A basic question remained open: exactly how the quanta of a field give rise to Hawking quanta, and how that emission reacts back on the field that produces it.

Lorenzo M. Procopio, Raúl Agüero-Santacruz, David Bermúdez and Ulf Leonhardt (Paderborn University’s Institute for Photonic Quantum Systems, the Weizmann Institute of Science, and Cinvestav in Mexico) report experimental and theoretical evidence for the process that generates Hawking radiation in a fibre-optical analogue of an event horizon. Where the emission had been thought to arise from a complicated, cascaded process, the team finds a simple, direct process — and, crucially, measures its backreaction on the optical pump (a small frequency shift of the pump, together with an emerging sideband structure). Simplifying the theory this way opens new routes to calculate effects in analogue systems and, the authors suggest, may even shed light on how Hawking radiation arises in gravity itself. Published in Nature (online 1 July 2026).

ホーキング放射（ブラックホールの事象の地平面で量子が放出される現象）は、重力と量子力学・熱力学を結びつけ、ベケンシュタイン＝ホーキング・エントロピーは量子重力理論の“試金石”とされてきた。だが天文学的には一度も観測されておらず、研究者は実験室の“アナログ（類似）系”で調べてきた。長年の問いは、場の量子がどのようにホーキング量子を生み出すのか、そしてその放出が元の場にどう「反作用（バックリアクション）」するのか、だった。

Lorenzo M. Procopio、Raúl Agüero-Santacruz、David Bermúdez、Ulf Leonhardt（独パーダーボルン大学・光量子システム研究所／イスラエル・ワイツマン科学研究所／メキシコCinvestav）は、光ファイバーで作った事象の地平面のアナログで、ホーキング放射を生み出す過程の実験・理論的証拠を報告した。これまで複雑な“連鎖的”過程と考えられてきたが、実際には単純で直接的な過程であることを見いだし、さらにその放射がポンプ光に及ぼすバックリアクション（ポンプ光のわずかな周波数シフトと、それに伴うサイドバンド構造の出現）を測定した。理論を単純化する本成果は、アナログ系での効果を計算する新しい道を開き、著者らによれば、重力そのものにおけるホーキング放射の生成機構の理解にもつながりうるという。Natureに掲載（オンライン公開2026年7月1日）。

🇯🇵 日本語で読む

Hadronization — the process by which quarks bind through the strong force into composite particles such as protons and neutrons — happens immediately after collisions at machines like the LHC and is notoriously hard to compute from first principles on classical computers. Being able to simulate it directly would sharpen searches for physics beyond the Standard Model.

Anthony N. Ciavarella (Lawrence Berkeley National Laboratory), accessing an IBM quantum computer through the U.S. Department of Energy’s Quantum Computer User Program (QCUP) at Oak Ridge, used 104 of the 156 qubits on IBM’s Heron processor to simulate string breaking — the mechanism in which the gluon “string” between quarks stretches and snaps, creating a new quark–antiquark pair — within a simplified, one-dimensional, heavy-quark model. Using a scalable “concurrent variational” circuit method he co-developed, the simulation reproduced earlier classical-supercomputer results and even hinted that part of the gluon string may behave like a finite-temperature gas (“gasification”) before separating. It is one of the larger digital quantum simulations of a particle-physics process to date and a concrete step toward using quantum computers to make predictions for collider physics. Published in Physical Review D (2025); the result was highlighted anew by Berkeley Lab at the end of June 2026.

ハドロン化（クォークが強い力で結びつき、陽子や中性子などの複合粒子になる過程）は、LHCなどの衝突直後に起こるが、古典コンピュータでは第一原理からの計算が極めて難しい。これを直接シミュレートできれば、標準模型を超える新物理の探索を精密化できる。

Anthony N. Ciavarella（米ローレンス・バークレー国立研究所）は、米エネルギー省の量子コンピュータ利用プログラム（QCUP、オークリッジ）経由でIBMの量子コンピュータにアクセスし、156量子ビット機「Heron」の104量子ビットを使って、簡略化した1次元・重いクォーク近似のモデルで「弦の破断（ストリング・ブレイキング）」——クォーク間のグルーオンの“弦”が伸びて切れ、新しいクォーク・反クォーク対が生まれる機構——をシミュレートした。自ら共同開発した“スケーラブルな並行変分”回路法を用いることで、従来の古典スパコンの結果を再現し、さらに弦の一部が分裂前に有限温度のガスのように振る舞う（“ガス化”）可能性も示唆した。素粒子過程の量子シミュレーションとしては現時点で最大級で、加速器物理の予測に量子計算を使うための具体的な一歩となる。Physical Review D（2025年）に掲載され、2026年6月末にバークレー研が改めて発表したことで再び注目を集めた。

🇯🇵 日本語で読む

Superconductors carry current with zero resistance, but the ones we know were mostly found by chance, and identifying new ones is like searching for a needle in an essentially infinite haystack of possible compounds. A route to screen that space quickly would accelerate the long-sought goal of a room-temperature superconductor.

An international team from the SuperC consortium — led by Päivi Törmä (Aalto University) with synthesis led by Emilia Morosan (Rice University), and collaborators at Princeton, Ruhr University Bochum and the Donostia International Physics Center — used machine-learning-based prescreening followed by targeted first-principles calculations to predict, and then experimentally confirm, bulk superconductivity in two kagome-lattice compounds: YRu₃B₂ (T_c ≈ 0.81 K) and LuRu₃B₂ (T_c ≈ 0.95 K). Both crystallize in the hexagonal CeCo₃B₂-type structure, show nearly 100% superconducting volume fractions, and derive their superconductivity from electrons in flat bands of the Ru kagome network. The authors say the pipeline could eventually screen up to billions of candidate materials. Published in Physical Review Research (17 June 2026).

超伝導体は電気を抵抗ゼロで流すが、既知のものの多くは偶然に見つかってきた。新しい超伝導体を探すのは、事実上無限にある化合物の候補という“干し草の山”から針を探すようなもの。この探索空間を高速でふるいにかける手法があれば、長年の目標である室温超伝導の実現を加速できる。

SuperCコンソーシアムの国際チーム——Päivi Törmä（アールト大学）が率い、試料合成はEmilia Morosan（ライス大学）が主導、プリンストン大／ルール大ボーフム／ドノスティア国際物理センターも参加——は、機械学習による事前スクリーニング＋有望候補への第一原理計算で予測し、実際に2つのカゴメ格子化合物のバルク超伝導を実験的に確認した：YRu₃B₂（Tc≈0.81K）とLuRu₃B₂（Tc≈0.95K）である。いずれも六方晶CeCo₃B₂型構造で、超伝導体積分率はほぼ100%。超伝導はRuのカゴメ網が作るフラットバンドの電子に由来する。著者らは、この手法で最終的に何十億もの材料候補を選別できる可能性があるとしている。Physical Review Researchに掲載（2026年6月17日）。

🇯🇵 日本語で読む

Gravitational waves — ripples in spacetime from colliding black holes and neutron stars — were first detected in 2015. A decade on, gravitational-wave astronomy has become statistical astronomy: when the detectors are running, they now pick up three to four signals every week.

The LIGO–Virgo–KAGRA (LVK) collaboration has released the Gravitational-Wave Transient Catalogue 5.0 (GWTC-5), adding 161 new events observed between 10 April 2024 and 28 January 2025 (the O4b observing run) and bringing the grand total of confirmed detections since 2015 to 390. The catalogue’s highlights include the clearest gravitational-wave signal ever recorded, the most precise sky localization of any source to date, the first measurement of three vibrational modes (“tones”) of a black hole, and evidence for second-generation black holes — black holes that are themselves products of earlier mergers, identified through their unusual spins. The enlarged dataset also yields a new gravitational-wave measurement of the Hubble constant (the expansion rate of the Universe) about 25% more precise than the previous such estimate, and enables new tests of general relativity. The six core and companion papers were posted to arXiv and submitted to The Astrophysical Journal and The Astrophysical Journal Letters; a further update covering 68 additional candidates from the end of O4 is in preparation. Announced by the LVK collaboration on 26 May 2026 and highlighted again by member institutions in early July.

重力波——ブラックホールや中性子星の衝突が生む時空のさざ波——は2015年に初めて検出された。それから10年、重力波天文学は「統計天文学」の段階に入り、検出器の稼働中は毎週3〜4個の信号が捉えられている。

LIGO・Virgo・KAGRA（LVK）国際共同実験は、重力波カタログ第5版「GWTC-5（Gravitational-Wave Transient Catalogue 5.0）」を公開した。2024年4月10日〜2025年1月28日（第4観測期間の後半・O4b）に観測された161個の新イベントが追加され、2015年の初検出以来の確定検出数は合計390例となった。カタログの目玉は、史上最も鮮明な重力波信号、過去最高精度の天球上の位置決定、ブラックホールの「3つの振動モード（トーン）」の初測定、そして特異なスピンから示唆される「第2世代ブラックホール」（過去の合体で生まれたブラックホール同士の再合体）の証拠だ。増えたデータにより、宇宙の膨張率を表すハッブル定数の重力波による新測定は従来の重力波推定より約25%精密になり、一般相対性理論の新たな検証も可能になった。中核論文と補足論文の計6本はarXivに公開され、The Astrophysical Journal / ApJ Lettersに投稿済み。O4末期の68候補を含む追加アップデートも準備中だ。LVKが2026年5月26日に発表し、7月に入って各参加機関が改めて紹介した。

🇯🇵 日本語で読む

Primordial black holes (PBHs) — black holes hypothesized to have formed in the first fraction of a second after the Big Bang, rather than from collapsing stars — have never been observed, yet remain a leading candidate for at least part of the Universe’s dark matter. Because ordinary stellar evolution cannot produce black holes lighter than the Sun, a sub-solar-mass merger would be a smoking gun.

On 12 November 2025, the LVK network reported the compact-binary merger candidate S251112cm: a signal with no electromagnetic counterpart, consistent with a binary black hole whose chirp mass lies in the range 0.1–0.87 solar masses, with at least one component in the sub-solar “mass gap” where stellar-origin black holes are not expected. Alberto Magaraggia and Nico Cappelluti (University of Miami) tested a physically motivated PBH population formed during the QCD epoch and found that, with PBHs making up about a third of dark matter in this mass range, the predicted detectable sub-solar merger rate (~0.8 per year) agrees well with the rate inferred from this single detection across LVK’s O1–O4 runs. An independent analysis by Haque, Iocco and Visinelli likewise concludes that a PBH interpretation is fully consistent with current constraints. Both teams stress the caveats: the event is still a candidate awaiting full parameter estimation, and a single detection cannot be conclusive — but if validated, S251112cm would be a compelling first detection of a merging sub-solar-mass PBH binary. Posted as arXiv preprints; highlighted anew by science media in early July 2026.

原始ブラックホール（PBH）——恒星の崩壊ではなく、ビッグバン直後の一瞬に生まれたと仮説されるブラックホール——は一度も観測されていないが、宇宙の暗黒物質の少なくとも一部を担う有力候補であり続けている。通常の恒星進化では太陽より軽いブラックホールは作れないため、太陽質量未満（サブソーラー）の合体イベントは決定的証拠（スモーキングガン）になりうる。

2025年11月12日、LVK観測網はコンパクト連星合体候補「S251112cm」を報告した。電磁波の対応天体がなく、チャープ質量が太陽の0.1〜0.87倍の連星ブラックホール合体と整合し、少なくとも一方の成分は恒星起源ブラックホールが存在しないはずの「サブソーラー質量ギャップ」に落ちる。Alberto MagaraggiaとNico Cappelluti（マイアミ大学）は、QCD時代（クォークがハドロンに閉じ込められた頃）に形成される物理的に動機づけられたPBH集団を仮定して検証し、この質量域で暗黒物質の約3分の1をPBHが占めるとすれば、予測される検出可能なサブソーラー合体率（年約0.8回）が、LVKのO1〜O4通算でこの1例から推定される率とよく一致することを示した。Haque・Iocco・Visinelliによる独立解析も、PBH解釈は現行の観測的制約と完全に整合すると結論している。両チームとも注意点を強調する——本イベントはまだ完全なパラメータ推定を待つ「候補」であり、1例だけでは決定的とは言えない。しかし確認されれば、S251112cmはサブソーラー質量PBH連星合体の説得力ある初検出となる。arXivプレプリントとして公開され、2026年7月上旬に科学メディアで改めて注目された。

🇯🇵 日本語で読む

Trapped ions are workhorse qubits for quantum computers and sensors, now confined on miniaturized chips just above the surface. But noisy electromagnetic fields emanating from the chip itself disturb the fragile quantum states — and for more than 30 years, physicists have argued about where this electric-field noise actually comes from.

Tobias Sägesser, Jonathan Home and colleagues (ETH Zurich) turned the problem on its head: they used a single beryllium ion as a scanning probe. Their chip-based Penning trap confines the ion with static electric and magnetic fields only, allowing it to be positioned anywhere in three dimensions above the chip — impossible in conventional radio-frequency traps — and making tiny oscillating fields easier to detect. Laser-cooling the ion to its motional ground state and then watching how stray fields excite its oscillation, the team mapped a 200×200 micrometre region and set a sensitivity record: an oscillating electric field of just 10 nanovolts per metre detected in one second. Static electric fields were read from the ion’s displacement and magnetic fields from shifts in its energy levels. The full 3D maps can be compared directly with theoretical noise models, offering a new tool to identify interference sources and to screen chip materials and fabrication processes for future quantum hardware. Published in Science Advances (19 June 2026); announced by ETH Zurich in July.

トラップされたイオンは量子コンピュータや量子センサの主力量子ビットであり、いまや小型チップの表面すれすれに捕捉される。しかしチップ自体から発生する雑音電磁場が繊細な量子状態を乱す——そしてこの電場ノイズの起源をめぐって、物理学者は30年以上議論を続けてきた。

Tobias Sägesser、Jonathan Homeら（ETHチューリッヒ）は発想を逆転させ、1個のベリリウムイオンを走査プローブとして使った。彼らのチップ型ペニングトラップは静的な電場と磁場だけでイオンを閉じ込めるため、従来の高周波（RF）トラップでは不可能な3次元の任意の位置にイオンを配置でき、しかもトラップ内に振動場がないぶん、チップ上の微小な振動電場を検出しやすい。イオンをレーザー冷却で運動の基底状態まで冷やし、漂遊電場がその振動をどう励起するかを観測することで、チームは200×200マイクロメートルの領域を地図化し、感度の新記録を樹立した——わずか10ナノボルト毎メートルの振動電場を1秒で検出。静電場はイオンの変位から、磁場はエネルギー準位のシフトから読み取った。得られた3次元マップは理論的なノイズモデルと直接比較でき、干渉源の特定や、将来の量子ハードウェア向けチップ材料・製造プロセスの選別に使える新しい道具となる。Science Advancesに掲載（2026年6月19日）、ETHチューリッヒが7月に発表した。

🇯🇵 日本語で読む

For decades, magnetic memory (MRAM) has been built on spintronics — using the electron’s spin to store and move information. Orbitronics instead exploits the electron’s orbital angular momentum (loosely, the quantum “vortex” of the electron around atomic nuclei) and orbital currents, which can carry far larger signals than spin currents. The catch: until now, orbital currents always had to be converted into spin currents before they could be used, bleeding away energy and efficiency.

Christin Schmitt, Mathias Kläui and colleagues (Johannes Gutenberg University Mainz) have now removed this bottleneck, realizing the first purely orbitronic device concept. In a CoO/Cu–CuO heterostructure, they coupled the mobile orbital moments travelling in the orbital current directly to localized orbital moments inside the antiferromagnet cobalt oxide — no spin conversion layer required. Read-out based on orbital currents produced electrical signals roughly 100 times larger than comparable spintronic approaches. Eliminating the conversion step makes switching markedly more efficient, and the demonstration establishes antiferromagnets with strong orbital character as a hardware platform for non-volatile memory and computing with extremely low energy consumption. Published in Science.

磁気メモリ（MRAM）は何十年もスピントロニクス——電子のスピンで情報を蓄え運ぶ技術——の上に築かれてきた。これに対しオービトロニクスは、電子の軌道角運動量（大まかには原子核のまわりの電子の量子的な「渦」）と、その流れである軌道流を利用する。軌道流はスピン流よりはるかに大きな信号を運べるが、大きな難点があった——これまで軌道流は利用前に必ずスピン流へ変換する必要があり、その過程でエネルギーと効率が失われていたのだ。

Christin Schmitt、Mathias Kläuiら（ヨハネス・グーテンベルク大学マインツ）はこのボトルネックを取り除き、世界初の「純オービトロニクス」素子コンセプトを実現した。CoO/Cu–CuOヘテロ構造において、軌道流として移動する可動軌道モーメントを、反強磁性体・酸化コバルト内部の局在軌道モーメントに直接結合させたのだ——スピン変換層は不要である。軌道流ベースの読み出しは、同等のスピントロニクス手法の約100倍の電気信号を生んだ。変換ステップの排除によりスイッチングは大幅に効率化され、強い軌道特性を持つ反強磁性体が、超低消費電力の不揮発性メモリ・計算ハードウェアの現実的なプラットフォームになりうることが示された。Scienceに掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Every wire wastes energy because electrons collide — with each other and with the lattice. But how much resistance can collisions generate before something fundamental stops them? The question matters for one of condensed matter’s longest-standing puzzles: strange metals, whose resistivity climbs linearly with temperature at the so-called Planckian rate (~k_BT/ℏ) without saturating, defying conventional theory since the 1980s.

Frank Corapi, Joseph Thywissen and colleagues (University of Toronto, École Normale Supérieure Paris, Lehigh University) attacked the problem with a clean quantum simulator: ultracold fermionic potassium-40 atoms in an optical lattice, standing in for electrons in a Hubbard metal, free of phonons and disorder. Driving the interactions ever stronger, they found that the collision-induced resistivity does not grow without bound — it saturates at a hard quantum ceiling the team calls “lattice unitarity”. The origin is a quantum enhancement of the effective scattering cross-section: like ducks floating in bubbles that collide with the size of their bubbles rather than their bodies, the atoms’ effective size is capped by quantum mechanics on the lattice. This microscopic bound is distinct from and complementary to the geometric Mott–Ioffe–Regel limit, and it hands physicists a fresh, well-controlled benchmark for testing theories of Planckian dissipation in strange metals. Published in Physical Review Letters 136, 213401 (26 May 2026); widely highlighted at the turn of July.

電線は必ずエネルギーを浪費する。電子が互いに、また格子と衝突するからだ。では、衝突が生む抵抗はどこまで大きくなれるのか——何か根本的な限界はあるのか？ この問いは物性物理最大級の未解決問題に直結する。ストレンジメタル（奇妙な金属）の電気抵抗は、いわゆるプランキアン速度（〜k_BT/ℏ）で温度に比例して上がり続け、飽和しない。1980年代以来、従来理論を拒み続けてきた現象だ。

Frank Corapi、Joseph Thywissenら（トロント大学・ENSパリ・リーハイ大学）は、クリーンな量子シミュレータでこの問題に挑んだ。光格子に閉じ込めた超冷却フェルミオン・カリウム40原子を、フォノンも乱れもないハバード金属の「電子」の代役としたのだ。相互作用をどんどん強めていくと、衝突起因の抵抗率は際限なく増えるのではなく、チームが「格子ユニタリティ（lattice unitarity）」と名付けた量子的な天井で飽和することが分かった。原因は有効散乱断面積の量子増強である——泡に入って浮かぶアヒルが、体ではなく泡の大きさで衝突するように、格子上の原子の「実効サイズ」は量子力学によって上限が定まる。この微視的な上限は、幾何学的なモット・イオッフェ・レーゲル限界とは別種の相補的な限界であり、ストレンジメタルのプランキアン散逸理論を検証するための、制御の行き届いた新しい基準を物理学者に与える。Physical Review Letters 136, 213401に掲載（2026年5月26日）、6月末〜7月初めに広く紹介された。

🇯🇵 日本語で読む

The double copy is one of the most surprising structures found in modern theoretical physics: it states that gravity behaves, in a precise mathematical sense, like “two copies” of a gauge theory (the kind of theory describing the strong and electroweak forces). It has been extensively verified for scattering amplitudes in empty space — but whether it extends to genuinely non-perturbative, curved-spacetime phenomena like Hawking radiation was unknown.

In a pair of companion papers, Anton Ilderton, William Lindved and Karthik Rajeev show that Hawking radiation from a collapsing black hole — its thermal spectrum and horizon dependence included — emerges as the double copy of particle production in a background gauge field, even though the gauge-theory side has no global horizon and no thermal spectrum at all. Their approach, combining worldline and amplitude methods, also unifies several previously separate classical and quantum double-copy prescriptions for black hole spacetimes. In the second paper, John Joseph Carrasco and Yaxi Chen trace the origin of the thermality itself: analyzing the non-Abelian Yang–Mills “root” of the process, they find the radiation is thermal not in energy but in the color-charge eigenvalue, whose distribution follows the Wigner semicircle of random matrix theory — meaning the familiar Planck-like thermality of gravity is the direct dual of charge thermality in its underlying gauge theory. The results open a new route into black-hole puzzles, including information-related questions, from the gauge-theory side. Published in Physical Review Letters 136, 081603 & 081604 (2026); featured in the July 2026 issue of Science News.

ダブルコピーは現代理論物理で見つかった最も驚くべき構造のひとつだ。重力は厳密な数学的意味でゲージ理論（強い力や電弱力を記述するタイプの理論）の「2乗（2つのコピー）」として振る舞う、という主張である。真空中の散乱振幅については広く検証されてきたが、ホーキング放射のような真に非摂動的で曲がった時空の現象にまで拡張できるかは未知だった。

姉妹論文2本で、Anton Ilderton・William Lindved・Karthik Rajeevは、崩壊してブラックホールを作る時空のホーキング放射が——その熱スペクトルも地平面依存性も含めて——背景ゲージ場中の粒子生成のダブルコピーとして現れることを示した。しかもゲージ理論の側には大域的な地平面も熱スペクトルも存在しないのにである。世界線法と振幅法を組み合わせた彼らのアプローチは、これまで別々だったブラックホール時空の古典的・量子的ダブルコピー処方を統一する働きもする。2本目の論文でJohn Joseph Carrasco・Yaxi Chenは「熱さ」そのものの起源を追跡した。この過程の非可換ヤン・ミルズ側の「根」を解析すると、放射はエネルギーではなく色電荷の固有値について熱的であり、その分布はランダム行列理論のウィグナー半円則に従う——つまり重力でおなじみのプランク型の熱性は、その土台にあるゲージ理論の電荷の熱性の直接の双対だったのだ。この成果は、情報問題を含むブラックホールの難問へゲージ理論側から迫る新しい道を開く。Physical Review Letters 136, 081603・081604に掲載（2026年）、Science News 2026年7月号で特集された。

🇯🇵 日本語で読む

Type Ia supernovae are cosmology’s “standard candles”: their calibrated brightness lets astronomers measure cosmic distances, and they underpinned the discovery that the Universe’s expansion is accelerating — the effect attributed to dark energy. But they are not perfectly identical: a supernova’s observed brightness subtly depends on its host galaxy (age, mass, dust), and the simple correction recipes used so far limit the precision of the whole enterprise.

Konstantin Karchev, Roberto Trotta and Raúl Jiménez, in work led by the Institute of Cosmos Sciences of the University of Barcelona (ICCUB) together with SISSA (Trieste), present CIGaRS (Combined Inference and Galaxy-Related Standardisation), a framework that combines physics-based simulations with AI-driven simulation-based inference to model the supernova and its host-galaxy photometry simultaneously, in unprecedented detail. The payoff: cosmic distances estimated from imaging data alone with near-spectroscopic accuracy. The authors estimate the approach could tighten cosmological constraints by up to a factor of four compared with traditional methods that rely on relatively small spectroscopic samples — exactly what is needed to digest the flood of millions of supernovae expected from the Vera C. Rubin Observatory, and to sharpen our understanding of dark energy. Published in Nature Astronomy (6 May 2026, open access); highlighted again as the Rubin survey era begins.

Ia型超新星は宇宙論の「標準光源」だ。較正された明るさから宇宙の距離を測ることができ、宇宙膨張が加速しているという発見——暗黒エネルギーに帰される効果——を支えた。しかし超新星は完全に同一ではない。観測される明るさは母銀河（年齢・質量・ダスト）に微妙に依存し、これまで使われてきた単純な補正レシピが、測定全体の精度を制限してきた。

Konstantin Karchev・Roberto Trotta・Raúl Jiménezは、バルセロナ大学宇宙科学研究所（ICCUB）とSISSA（トリエステ国際高等研究大学院）による研究で、物理ベースのシミュレーションとAIによるシミュレーションベース推論を組み合わせた枠組み「CIGaRS（Combined Inference and Galaxy-Related Standardisation）」を発表した。超新星本体と母銀河の測光データを同時に、前例のない詳しさでモデル化するのが特徴だ。その成果として、撮像データだけから、分光観測に迫る精度で宇宙距離を推定できる。著者らの試算では、比較的少数の分光サンプルに依存する従来手法と比べ、宇宙論的制約を最大4倍厳しくできる可能性がある——ヴェラ・C・ルービン天文台が今後もたらす数百万個規模の超新星データの洪水を消化し、暗黒エネルギーの理解を研ぎ澄ますために、まさに必要とされていた道具である。Nature Astronomyに掲載（2026年5月6日・オープンアクセス）、ルービン天文台の観測時代の幕開けとともに改めて注目されている。

🇯🇵 日本語で読む

Chemical reactions are, at heart, molecules changing shape: hopping between different 3D conformations across an energy landscape. Watching — let alone steering — those rearrangements one structure at a time has been a long-standing challenge, because conventional one-color spectroscopy loses its signal the moment the molecule switches form.

América Y. Torres-Boy, Gerard Meijer, Gert von Helden and colleagues (Fritz Haber Institute of the Max Planck Society, Berlin) exploited the globally unique two-color operation of their dual-oscillator infrared free-electron laser (IR-FEL): two intense IR beams whose timing is tightly synchronized while their frequencies (“colors”) are independently tunable over a wide range. Molecular ions — a singly deuterated proton-bound dimer of dihydrogen phosphate and formate — were embedded in superfluid helium nanodroplets a fraction of a degree above absolute zero, which cool them rapidly while letting them keep absorbing laser light. With one color pumping and the other probing, the team gained full control over the population of the two isomers and recorded the infrared spectra of the individual isomers — fingerprints that remain hidden in ordinary one-color experiments. The technique opens a new window on how molecules rearrange during chemical reactions, with the long-term prospect of steering reaction pathways with light. Published in Physical Review Letters 137, 013001 (1 July 2026).

化学反応の本質は分子の形の変化だ。分子はエネルギー地形の上を移動しながら、異なる3次元のコンフォメーション（立体配座）の間を跳び移る。この構造変化を1つの構造ごとに観察する——ましてや操る——ことは長年の難題だった。従来の1色分光では、分子が形を変えた瞬間に信号が失われてしまうからだ。

América Y. Torres-Boy、Gerard Meijer、Gert von Heldenら（マックス・プランク協会フリッツ・ハーバー研究所、ベルリン）は、世界で唯一の2色同時発振・デュアル発振器型赤外自由電子レーザー（IR-FEL）を活用した。2本の強力な赤外ビームはタイミングが精密に同期され、周波数（「色」）は広い範囲で独立に調整できる。分子イオン——一重水素化された、リン酸二水素イオンとギ酸イオンのプロトン架橋二量体——を、絶対零度よりわずかに高温の超流動ヘリウム・ナノ液滴に閉じ込めることで、分子を急速に冷やしつつ、レーザー光を長時間吸収させ続けられる。一方の色でポンプし他方でプローブすることで、チームは2つの異性体の分布を完全に制御し、さらに個々の異性体の赤外スペクトル——通常の1色実験では隠れたままの「指紋」——の記録にも成功した。この手法は化学反応中の分子の構造変化を観る新しい窓を開き、将来的には光で反応経路そのものを操る展望につながる。Physical Review Letters 137, 013001に掲載（2026年7月1日）。

🇯🇵 日本語で読む

In conventional superconductors, supercurrent relies on electrons moving through dispersive bands. In flat bands — where the electron velocity nearly vanishes — superconductivity should naively be impossible, yet magic-angle graphene systems superconduct anyway. A growing body of theory attributes this to quantum geometry: the “quantum metric” of the electronic wavefunctions can supply the superfluid stiffness that band dispersion cannot. Direct experimental evidence tying the two together has, however, remained scarce.

Le Liu, Yu Hong, Chengping Zhang and colleagues, led by Kam Tuen Law (Hong Kong University of Science and Technology), Guangyu Zhang and Wei Yang (Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, with collaborators at NIMS in Tsukuba), studied alternating twisted quadrilayer graphene — four graphene sheets whose twist angle alternates in sign, so that dispersive Dirac bands and flat bands coexist. Transport measurements reveal robust superconductivity with a maximum Berezinskii–Kosterlitz–Thouless transition temperature of 1.6 K, critical magnetic fields beyond the Pauli limit, and a superconducting coupling strength that can be tuned with an electric displacement field. Analyzing Landau fan diagrams at zero displacement field, the team disentangled the Dirac and flat-band contributions, revealing a Coulomb-interaction-induced band broadening; they further report a vanishing Fermi velocity accompanied by an unexpectedly large superfluid stiffness — behavior they attribute to quantum metric contributions, concentrated at “hot spots” created by the hybridization of Dirac and flat bands. Published open access in npj Quantum Materials on 4 July 2026 (preprint: arXiv:2501.06460).

通常の超伝導体では、超伝導電流は分散のあるバンドを動く電子が担う。電子の速度がほぼゼロになる平坦バンドでは、素朴に考えれば超伝導は不可能なはずだが、魔法角グラフェン系は実際に超伝導を示す。近年の理論はその理由を量子幾何に求めてきた。電子波動関数の「量子計量（quantum metric）」が、バンド分散の代わりに超流動剛性を供給できるという考え方だ。しかし、両者を直接結びつける実験的証拠は乏しかった。

Le Liu、Yu Hong、Chengping Zhangらのチーム（Kam Tuen Law〔香港科技大学〕、Guangyu Zhang・Wei Yang〔中国科学院物理研究所〕が主導、筑波の物質・材料研究機構NIMSも参加）は、ツイスト角の符号が交互に入れ替わる4枚のグラフェン——交互ツイスト4層グラフェン——を調べた。この系ではディラックバンド（分散あり）と平坦バンドが共存する。輸送測定の結果、最大1.6Kのベレジンスキー・コステリッツ・サウレス（BKT）転移温度、パウリ限界を超える臨界磁場、そして電気変位場で調整できる超伝導結合強度を持つ頑健な超伝導が確認された。ゼロ変位電場でのランダウ・ファン図の解析からディラックバンドと平坦バンドの寄与を分離し、クーロン相互作用によるバンド広がりを明らかにした。さらに、フェルミ速度がほぼ消えているにもかかわらず大きな超流動剛性が残ることも報告。チームはこれを、ディラックバンドと平坦バンドの混成が生む「量子計量ホットスポット」の寄与だと結論づけた。npj Quantum Materialsに2026年7月4日オープンアクセスで掲載（プレプリント：arXiv:2501.06460）。

🇯🇵 日本語で読む

Simulating matter at finite temperature requires preparing thermal (Gibbs) states — the quantum analogue of the equilibrium distributions that classical Monte Carlo methods sample so successfully. Quantum computers excel at simulating Hamiltonian dynamics, but preparing thermal equilibrium states has remained a major bottleneck: recently proposed dissipative “quantum Gibbs samplers” based on engineered Lindblad evolutions could be implemented efficiently, but nobody had proven how fast they actually converge.

Cambyse Rouzé (Inria / Télécom Paris, Institut Polytechnique de Paris), Daniel Stilck França (ENS de Lyon / University of Copenhagen) and Álvaro M. Alhambra (Instituto de Física Teórica UAM/CSIC, Madrid) now prove that this dissipative evolution thermalizes to the Gibbs state in time scaling polynomially with system size at high enough temperatures, for any Hamiltonian satisfying a Lieb–Robinson bound — such as local Hamiltonians on a lattice. They also show the efficient adiabatic preparation of the associated purifications, the “thermofield double” states familiar from high-energy physics. In the low-temperature regime the same family of evolutions becomes computationally equivalent to universal polynomial-time quantum computation — strong evidence that no classical algorithm can mimic it in general. Together, the results establish quantum Gibbs sampling as a rigorous quantum analogue of classical Monte Carlo methods. Published in Nature Physics (DOI: 10.1038/s41567-026-03246-y) and highlighted in an accompanying Nature Physics News & Views in early July 2026; a companion proof in Physical Review Letters 136, 060601 shows convergence in time scaling only logarithmically with system size at high temperature.

有限温度の物質をシミュレーションするには、熱平衡状態（ギブス状態）の準備が必要だ。これは、古典計算で大成功を収めたモンテカルロ法がサンプリングする平衡分布の量子版にあたる。量子コンピュータはハミルトニアンの時間発展のシミュレーションは得意だが、熱平衡状態の準備は大きなボトルネックだった。近年提案された、リンドブラッド型の散逸過程を人工的に設計する「量子ギブスサンプラー」は効率的に実装できるものの、実際にどれだけ速く収束するかは誰も証明していなかった。

Cambyse Rouzé（Inria／テレコム・パリ、パリ工科大学機構）、Daniel Stilck França（ENSリヨン／コペンハーゲン大学）、Álvaro M. Alhambra（マドリード自治大学・スペイン国立研究協議会 理論物理学研究所IFT）は今回、この散逸的な時間発展が、十分高温であれば、リーブ・ロビンソン束縛を満たす任意のハミルトニアン（例：格子上の局所ハミルトニアン）に対して、系のサイズの多項式時間でギブス状態へ熱平衡化することを数学的に証明した。さらに、高エネルギー物理でおなじみの純粋化状態＝「熱場二重（thermofield double）状態」を断熱的に効率よく準備できることも示した。一方、低温領域では、同じ操作の族が多項式時間の万能量子計算と計算論的に等価になることも証明——一般には古典アルゴリズムで真似できないことを示す強い証拠だ。これらの結果により、量子ギブスサンプリングは古典モンテカルロ法の厳密な量子版としての地位を確立した。Nature Physicsに掲載（DOI: 10.1038/s41567-026-03246-y）。2026年7月初旬には、Nature Physics誌の解説記事（News & Views）でも取り上げられた。姉妹論文（Physical Review Letters 136, 060601）では、高温なら収束時間が系のサイズに対して対数的にしか増えないことも証明されている。

🇯🇵 日本語で読む

The microscopic laws of physics are largely symmetric under time reversal, yet the processes we observe are not — the emergent asymmetry is known as the arrow of time. In quantum physics, an arrow of time emerges when a system is measured: unlike in classical physics, quantum measurements stochastically change the state of the system being observed, singling out a direction for time.

Luis Pedro García-Pintos (Los Alamos National Laboratory), Yi-Kai Liu (NIST / University of Maryland) and Alexey V. Gorshkov (NIST / University of Maryland) introduce quantum control tools that can yield dynamics more consistent with time flowing backward than forward. The key is the explicit construction of a control Hamiltonian that replicates the stochastic trajectories of a monitored quantum system: used in a feedback loop, it can cancel, amplify or overcompensate the disturbance caused by measurements, generating trajectories consistent with a stretched, blurred or even inverted arrow of time, and it can simulate the backward-in-time dynamics of an open quantum system. As an application, the team designed a feedback-driven continuous measurement engine — a modern Maxwell’s demon — powered by the energy that the monitoring process itself pumps into the system, and showed it can operate under experimentally realistic conditions including feedback delay and finite-efficiency measurements. The authors envision demonstrations with superconducting qubits, with implications for quantum state preparation and energy extraction. Published in Physical Review X 16, 011028 (19 February 2026); widely featured in early July 2026.

物理学のミクロな法則は、時間反転に対しておおむね対称だ。それでも私たちが観る過程は一方向にしか進まない——この創発的な非対称性が「時間の矢」である。量子物理では、系が測定されるときに時間の矢が現れる。古典物理と違い、量子測定は観測対象の状態を確率的に変えてしまうため、時間の向きが選び出されるのだ。

Luis Pedro García-Pintos（ロスアラモス国立研究所）、Yi-Kai Liu（NIST／メリーランド大学）、Alexey V. Gorshkov（NIST／メリーランド大学）は、時間が前向きより後ろ向きに流れるのと整合的なダイナミクスを生み出せる量子制御ツールを提案した。鍵は、監視（測定）下にある量子系の確率的な軌跡を再現する制御ハミルトニアンを明示的に構成したこと。これをフィードバック過程で使うと、測定が引き起こす擾乱を打ち消し・増幅・過補償でき、時間の矢を引き伸ばしたり、ぼかしたり、さらには反転させたりすることと整合的な軌跡を生成できる。開放量子系の時間逆行ダイナミクスのシミュレーションも可能だ。応用として、監視過程そのものが系に注ぎ込むエネルギーを動力源とするフィードバック駆動の連続測定エンジン——現代版マクスウェルの悪魔——を設計し、フィードバック遅延や有限効率の測定といった現実的な実験条件でも動作することを示した。著者らは超伝導量子ビットでの実証を視野に入れており、量子状態の準備やエネルギー抽出への応用が期待される。Physical Review X 16, 011028に掲載（2026年2月19日）。2026年7月初旬に各メディアで大きく取り上げられた。

🇯🇵 日本語で読む

Phonons are the quanta of sound and lattice vibrations — the acoustic counterpart of photons. Generating them in a controlled, on-demand way is hard, yet doing so would open paths to phonon lasers and to communication in media where light and radio cannot travel, such as deep water or the human body. One long-known route is to push electrons in a crystal faster than the speed of sound, so they shed energy as acoustic phonons, in analogy with a sonic boom or Cherenkov radiation.

Z. T. Wang and Michael Hilke (McGill University), with N. Fong, D. G. Austing and S. A. Studenikin (National Research Council of Canada) and K. W. West and L. N. Pfeiffer (Princeton University, who grew the ultrapure material), drove a DC current through an ultrahigh-mobility two-dimensional electron gas at temperatures from 10 millikelvin to 3.9 kelvin. At a current density of roughly 1.1 A/m, the electron drift velocity reaches the speed of sound, about 3 km/s. Above this “sound barrier” the magnetoresistivity shows very strong resonant features with only weak temperature dependence — phonon-induced resistance oscillations from resonant magnetophonon emission by the supersonic electrons — whereas in the subsonic regime such scattering is strongly suppressed as the sample cools. The measured phonon generation exceeded what existing theories predicted, showing that electrons can be extremely “hot” even when the host crystal sits near absolute zero, and establishing a tunable, chip-scale phonon source. The team next plans to try faster materials such as graphene. Published in Physical Review Letters 136, 146302 (8 April 2026); featured by ScienceDaily on 1 July 2026.

フォノンは音や格子振動の量子で、光における光子の"音バージョン"にあたる。フォノンを制御された形でオンデマンドに生成するのは難しいが、それができればフォノンレーザーや、光や電波が届かない媒質——深い水中や人体の内部など——での通信への道が開ける。古くから知られる方法のひとつが、結晶中の電子を音速より速く走らせることだ。ソニックブームやチェレンコフ放射のアナロジーで、電子は余分なエネルギーを音響フォノンとして放出する。

Z. T. WangとMichael Hilke（マギル大学）は、N. Fong・D. G. Austing・S. A. Studenikin（カナダ国立研究機構NRC）、そして超高純度試料を作製したK. W. West・L. N. Pfeiffer（プリンストン大学）とともに、超高移動度の二次元電子ガスに直流電流を流し、10ミリケルビン〜3.9ケルビンで測定した。電流密度が約1.1A/mに達すると、電子のドリフト速度は音速（約3km/s）に到達する。この"音速の壁"を超えると、磁気抵抗に温度にほとんど依存しない非常に強い共鳴構造——超音速電子による共鳴マグネトフォノン放出が生むフォノン誘起抵抗振動——が現れた。一方、亜音速領域では、このフォノン散乱は低温にすると強く抑制される。観測されたフォノン生成は既存理論の予測を上回っており、結晶がほぼ絶対零度でも電子は非常に「熱く」なれることを示すとともに、チップスケールの調整可能なフォノン源を実現した。チームは次に、グラフェンなどより高速な材料での動作を計画している。Physical Review Letters 136, 146302に掲載（2026年4月8日）。2026年7月1日にScienceDailyで特集された。

🇯🇵 日本語で読む

Superfluids such as liquid helium near absolute zero flow with zero viscosity, yet they still act as solvents: a molecule dissolved inside one interacts with the surrounding helium atoms, effectively “dressing up” and becoming bigger and harder to spin — like a growing snowball. Optical centrifuges — rotating laser pulses whose electric field drags molecules around with it — have long been used to spin molecules in gases, but the same approach had never succeeded inside a superfluid.

Ian MacPhail-Bartley, Alexander A. Milner and Valery Milner (University of British Columbia), with Frank Stienkemeier (University of Freiburg), embedded dimers of nitric oxide, (NO)₂, in superfluid helium nanodroplets and introduced a short time delay between the centrifuge laser pulses. The resulting interference produces a much lower, steady rotation rate that boosts the molecules’ “spinnability,” achieving the first controlled molecular rotation inside a superfluid: the team demonstrated both forced in-field rotation over a continuous range of frequencies and field-free resonant rotation with a long, nanosecond-scale decay, with the direction and frequency of rotation directly settable. The new “control knob” lets the researchers next scan across a critical rotation frequency beyond which superfluidity is expected to break down at the atomic scale — one of the central open questions of quantum liquids. Published in Physical Review Letters 136, 033002 (22 January 2026); featured by ScienceDaily on 4 July 2026.

絶対零度近くの液体ヘリウムのような超流動体は、粘性ゼロで流れる。それでも溶媒としては機能し、中に溶け込んだ分子は周囲のヘリウム原子と相互作用して、いわば"着ぶくれ"して実効的に大きく・回しにくくなる——雪玉を転がすと大きくなって動かしにくくなるのと同じだ。回転するレーザーパルスの電場で分子を引き回す光学遠心機（オプティカル・セントリフュージ）は、気体中の分子を回す道具として使われてきたが、超流動体の中では成功していなかった。

Ian MacPhail-Bartley、Alexander A. Milner、Valery Milner（ブリティッシュコロンビア大学）とFrank Stienkemeier（フライブルク大学）は、超流動ヘリウム・ナノ液滴に一酸化窒素の二量体 (NO)₂ を埋め込み、遠心機のレーザーパルス間に短い時間遅延を導入した。生じる干渉によって、はるかに低く安定した回転数が実現し、分子の「回しやすさ（spinnability）」が向上。超流動体の中で分子の回転を制御することに史上初めて成功した。チームは、連続的な周波数範囲での強制回転（レーザー場内）と、ナノ秒スケールの長い減衰を伴う場のない共鳴回転の両方を実証し、回転の方向と回転数を直接設定できることを示した。この新しい"制御つまみ"を使えば、次は超流動性が原子スケールで壊れると予想される臨界回転数を走査して探索できる——量子液体の核心的な未解決問題のひとつだ。Physical Review Letters 136, 033002に掲載（2026年1月22日）。2026年7月4日にScienceDailyで特集された。

🇯🇵 日本語で読む

Water is the most studied molecule on Earth, yet a basic question has stayed open for decades: when water is squeezed into gaps just a few molecules wide — inside nanopores, membranes and biological channels — does it become more or less chemically reactive? The key quantity is water’s self-dissociation, its splitting into the ions that set its pH. A decade of studies has reported both strongly enhanced and strongly suppressed reactivity, with no consistent explanation.

Xavier R. Advincula, Christoph Schran, Angelos Michaelides and colleagues (University of Cambridge’s Cavendish Laboratory, with collaborators at Harvard, Caltech and the Max Planck Institute for Polymer Research) attacked the problem with enhanced-sampling molecular dynamics driven by machine-learned potentials trained to first-principles accuracy, simulating water in two-dimensional slit pores and nanodroplets bounded by graphene and hexagonal boron nitride. They find the apparent reactivity is extraordinarily sensitive to density, pore width, wall flexibility and surface chemistry — but when systems are compared at the same chemical potential, the effect of confinement largely disappears: confinement alone does not intrinsically change water’s acid–base chemistry. Instead, the intense effective pressures that build up inside nanoscale gaps explain most of the observed changes, and the surrounding material can further enhance the chemistry if it interacts with the reaction products. The framework reconciles a decade of apparently conflicting studies, with implications for nanofluidics, electrochemistry and catalysis. Published in Science Advances 12 (26); featured by ScienceDaily on 1 July 2026.

水は地球上で最も研究された分子だが、基本的な問いが数十年間未解決のままだった。ナノ細孔・膜・生体チャネルの内部のような、分子数個分の幅しかない隙間に水を押し込むと、水は化学的に反応しやすくなるのか、なりにくくなるのか？ 鍵となる量は水の自己解離——pHを決めるイオンへの分裂——だ。この10年、反応性が大きく増すという報告と大きく抑えられるという報告が混在し、一貫した説明がなかった。

Xavier R. Advincula、Christoph Schran、Angelos Michaelidesら（ケンブリッジ大学キャベンディッシュ研究所を中心に、ハーバード大・カリフォルニア工科大・マックス・プランク高分子研究所が協力）は、第一原理精度に訓練した機械学習ポテンシャルによる強化サンプリング分子動力学でこの問題に挑み、グラフェンと六方晶窒化ホウ素（hBN）で囲まれた2次元スリット細孔やナノ液滴中の水をシミュレーションした。その結果、見かけの反応性は密度・細孔幅・壁の柔軟性・表面化学に極めて敏感である一方、系を同じ化学ポテンシャルで比較すると閉じ込めの効果はほぼ消失することが判明。つまり、閉じ込めそれ自体は水の酸・塩基化学を本質的には変えない。観測されてきた変化の大部分は、ナノスケールの隙間の内部に生じる強い実効圧力で説明でき、さらに周囲の材料が反応生成物と相互作用する場合には化学がいっそう促進されうる。この枠組みは、一見矛盾していた10年分の研究結果を統一するもので、ナノ流体工学・電気化学・触媒への応用にもつながる。Science Advances 12 (26) に掲載。2026年7月1日にScienceDailyで特集された。

🇯🇵 日本語で読む

The cosmological constant Λ — the energy of empty space driving the universe’s accelerating expansion — is the source of the largest quantitative discrepancy in theoretical physics: quantum field theory predicts vacuum fluctuations that should make Λ roughly 10¹²⁰ times larger than observed. Einstein introduced the constant in 1917 to keep the universe static, discarded it after Hubble’s discovery of cosmic expansion — reportedly calling it his “biggest blunder” — and it returned for good in 1998 when the expansion was found to be accelerating. Why the enormous quantum corrections are so precisely absent has remained unexplained.

Stephon Alexander, Heliudson Bernardo and Aaron Hui (Brown Theoretical Physics Center, Brown University) explored the background-independent Wheeler–DeWitt quantization of general relativity and found that the Chern–Simons–Kodama (CSK) state — a proposed ground state of quantum gravity that generalizes the Hartle–Hawking and Vilenkin states — has a striking structural similarity to the topological field theory of the quantum Hall effect, in which electrical conductance is locked to exact values by topology, immune to material imperfections. Treating gravitational topological θ sectors in analogy with Yang–Mills theory, they show the cosmological constant is tied to the θ parameter by θ = 12π²/(Λℓ²Pl) mod 2π, because the CSK state must live in a particular θ sector. The consequence is a “gravitational Hall effect”: Λ becomes quantized into discrete allowed values and is topologically protected — the quantum perturbations that should blow up its value are rendered inert. The result strengthens the CSK state’s profile as a conservative candidate route to quantum gravity, with the authors planning to develop the bigger picture in future work. Published in Physical Review Letters 136, 151501 (17 April 2026); widely covered from late April through early July 2026.

宇宙定数Λ——宇宙の加速膨張を駆動する"真空のエネルギー"——は、理論物理学史上最大の定量的不一致の源だ。場の量子論（QFT）は、真空ゆらぎによってΛが観測値の約10¹²⁰倍にもなるはずだと予言する。アインシュタインは1917年、宇宙を静的に保つためにこの定数を導入し、ハッブルによる宇宙膨張の発見後に撤回した——伝えられるところでは「生涯最大の失敗」と呼んで。だが1998年、宇宙膨張の加速が発見されてΛは完全に復活した。なぜ巨大な量子補正がこれほど精密に消えているのかは、説明されないままだった。

Stephon Alexander、Heliudson Bernardo、Aaron Hui（ブラウン大学・ブラウン理論物理学センター）は、一般相対性理論の背景独立なウィーラー・ドウィット量子化を探究し、量子重力の候補基底状態であるチャーン・サイモンズ・コダマ（CSK）状態——ハートル・ホーキング状態やビレンキン状態の一般化——が、量子ホール効果のトポロジカル場の理論と驚くほど似た構造を持つことを発見した。量子ホール効果では、電気伝導度が物質の不完全性に左右されず、トポロジーによって厳密な値に固定される。チームはヤン・ミルズ理論とのアナロジーで重力のトポロジカルなθセクターを扱い、CSK状態が特定のθセクターに属さねばならないことから、宇宙定数がθパラメータと θ = 12π²/(Λℓ²Pl) mod 2π（ℓPlはプランク長）の関係で結びつくことを示した。帰結が「重力ホール効果」だ。Λは離散的な許容値に量子化され、トポロジカルに保護される——Λの値を吹き飛ばすはずの量子摂動は、このトポロジーによって無力化されるのだ。この結果は、保守的な正準量子重力の候補としてのCSK状態の地位を強化するもので、著者らは今後より大きな全体像の構築を計画している。Physical Review Letters 136, 151501に掲載（2026年4月17日）。2026年4月末から7月初旬にかけて広く報道された。

🇯🇵 日本語で読む

In the 1970s Stephen Hawking showed that black holes radiate and slowly evaporate. If they evaporate completely, the information about everything that fell in seems to be destroyed — violating the unitarity of quantum mechanics. This black hole information paradox remains one of the deepest conflicts between general relativity and quantum theory.

Richard Pinčák, Alexander Pigazzini, Michal Pudlák and Erik Bartoš propose a geometric resolution within a seven-dimensional Einstein–Cartan gravity with torsion, built on a G2-manifold geometry (three extra hidden dimensions beyond ordinary space-time). In this framework, as densities approach the Planck scale, the torsion of space-time generates a repulsive force that dynamically halts the final stage of Hawking evaporation. Instead of vanishing, the black hole settles into a stable remnant with a predicted mass of about 9 × 10⁻⁴¹ kg. The remnant acts as a long-term information repository: quantum information is encoded in a spectrum of long-lived quasi-normal modes — “vibrations” of the torsion field within the remnant’s geometry — so the paradox is addressed without rewriting quantum mechanics. The authors further suggest such remnants could contribute to dark matter, and that dimensional reduction of the same geometry naturally yields the electroweak scale, hinting at a link to the origin of the Higgs mass. A speculative but self-contained proposal connecting black holes, hidden dimensions and particle masses. Published in General Relativity and Gravitation (19 March 2026); widely featured from April through early July 2026.

1970年代、スティーヴン・ホーキングはブラックホールが放射を出しながらゆっくり蒸発することを示した。もし完全に蒸発してしまうなら、飲み込まれたすべての情報は破壊されたように見える——量子力学のユニタリー性に反する事態だ。このブラックホール情報パラドックスは、一般相対性理論と量子論のあいだの最も深い対立のひとつであり続けている。

Richard Pinčák、Alexander Pigazzini、Michal Pudlák、Erik Bartošは、G2多様体の幾何学の上に構築された、トーション（時空のねじれ）を持つ7次元のアインシュタイン・カルタン重力（通常の時空に3つの隠れた余剰次元を加えたもの）の枠内で、幾何学的な解決策を提案した。この枠組みでは、密度がプランクスケールに近づくと、時空のトーションが斥力を生み出し、ホーキング蒸発の最終段階を動的に停止させる。ブラックホールは消滅する代わりに、予測質量約9×10⁻⁴¹kgの安定な残骸（レムナント）として落ち着く。この残骸は長期的な情報の保管庫として働く。量子情報は、残骸の幾何構造内のトーション場の長寿命な振動——準固有振動モード（クワジノーマルモード）のスペクトル——に符号化されるため、量子力学を書き換えることなくパラドックスに答えられるという。著者らはさらに、こうした残骸がダークマターに寄与しうること、同じ幾何の次元縮約から電弱スケールが自然に導かれ、ヒッグス質量の起源との関連が示唆されることも指摘している。ブラックホール・隠れた次元・素粒子の質量を結ぶ、思弁的だが自己完結した提案だ。General Relativity and Gravitation誌に掲載（2026年3月19日）。2026年4月から7月初旬にかけて広く紹介された。

🇯🇵 日本語で読む

Werner Heisenberg’s uncertainty principle forbids knowing certain pairs of quantities — such as position and momentum — with arbitrary precision at the same time. Between position and time, however, no Heisenberg relation exists. A team at the Regensburg Center for Ultrafast Nanoscopy (RUN) at the University of Regensburg (the groups of Jascha Repp, Rupert Huber, Franz Giessibl and Klaus Richter), together with Angel Rubio’s team at the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter in Hamburg, has now observed for the first time that the location and the time evolution of an electron nonetheless cannot be pinned down with arbitrary precision simultaneously — a practical “space-time limit” of quantum mechanics.

Using a newly developed laser system, the researchers steered electrons with phase-controlled, single-cycle near-infrared light pulses so that they tunnel from an atomically sharp metal tip to a silver surface across just a few atomic diameters; a second pulse with variable delay clocks the process, exposing electron dynamics on attosecond timescales (an attosecond is to a second what a second is to the age of the universe). Quantum simulations by Rubio’s group reproduce the experiments with remarkable accuracy and show the electron follows the light field with a tiny delay of about 500 attoseconds. Crucially, the team quantified a fundamental trade-off: the more precisely the electron is pinned down in time, the more energy must be supplied — and the more its quantum wave packet spreads out in space. Confining the wave packets with a single adatom placed on the surface, they showed the packets nevertheless remain spatially sharp enough for atomically resolved microscopy on attosecond timescales, with local peak current densities reaching up to a trillion amperes per square centimetre. The advance points toward light-triggered control of chemical bonds and electronics operating at the intrinsic speed limit of electron motion — hundreds of thousands of times faster than today’s CMOS technology. Published in Nature Photonics; announced by the University of Regensburg on 3 July 2026.

ハイゼンベルクの不確定性原理は、位置と運動量のような特定の物理量のペアを同時に任意の精度で知ることを禁じている。しかし位置と時間のあいだには、ハイゼンベルクの不確定性関係は存在しない。レーゲンスブルク大学の超高速ナノスコピー研究センター（RUN）の複数グループ（Jascha Repp・Rupert Huber・Franz Giessibl・Klaus Richterら）と、ハンブルクのマックス・プランク物質構造動力学研究所のAngel Rubioのチームは今回、それにもかかわらず電子の位置と時間発展を同時に任意の精度で決めることはできないという、量子力学の実効的な「時空限界」を初めて観測した。

研究チームは新開発のレーザーシステムを使い、位相制御された単一サイクル近赤外光パルスで電子を操り、原子レベルに尖った金属探針から銀表面へ、わずか数原子分の距離をトンネルさせた。遅延時間を変えた2つ目のパルスでこの過程を計時することで、アト秒スケール（1アト秒と1秒の比は、1秒と宇宙年齢の比に等しい）の電子ダイナミクスが姿を現した。Rubioグループの量子シミュレーションは実験を高い精度で再現し、電子が光の場に対して約500アト秒の遅れで応答することを示した。さらに重要なのは、根本的なトレードオフの定量化だ。電子を時間的に鋭く固定しようとするほど多くのエネルギーが必要になり、その結果、電子の量子波束は空間的に大きく広がる。表面に置いた単一原子（アドアトム）で波束を閉じ込める実験により、強い励起の下でも波束はアト秒時間スケールでの原子分解能顕微鏡を可能にする程度の空間的な鋭さを保つことが示され、局所ピーク電流密度は1平方センチメートルあたり最大1兆アンペアに達する。化学結合の光トリガー制御や、電子運動の本質的な速度限界——現在のCMOS技術の数十万倍——で動作するエレクトロニクスへの道を開く成果だ。Nature Photonicsに掲載され、レーゲンスブルク大学が2026年7月3日に発表した。

🇯🇵 日本語で読む

In quantum mechanics, squeezing reshapes the uncertainty between conjugate variables such as position and momentum — sharpening one at the expense of the other — and squeezed light already boosts the sensitivity of gravitational-wave detectors like LIGO. Physicists have long sought the stronger, higher-order members of this family, trisqueezing (third order) and quadsqueezing (fourth order), but these interactions are naturally so weak that they drown in noise; quadsqueezing had never been realized on any experimental platform.

Researchers at the University of Oxford have now demonstrated all of them in a single trapped ion. Instead of driving a weak higher-order interaction directly, the team combined two spin-dependent linear forces, following a 2021 theory proposal by Raghavendra Srinivas and Robert Tyler Sutherland: because the two forces do not commute — the order in which they act matters — their combination generates an effective interaction far stronger than the sum of its parts. By tuning frequencies, phases and strengths, the team switched between squeezing, trisqueezing and quadsqueezing, verified each by reconstructing the Wigner functions of the ion’s motional states, and generated the fourth-order interaction more than 100 times faster than conventional approaches would allow. The method has no fundamental limit on the interaction order and applies to any platform supporting spin-dependent linear interactions; combined with mid-circuit measurements of the ion’s spin, it has already produced flexible superpositions of squeezed states and simulated a lattice gauge theory. It is the companion work to the new family of Schrödinger-cat states from the same Oxford group covered in our 2 July entry. Published in Nature Physics on 1 May 2026 and widely covered through early July 2026.

量子力学におけるスクイージングは、位置と運動量のような共役変数間の不確定性を作り替える操作だ——一方を犠牲にして他方を鋭くする。スクイーズド光はすでにLIGOのような重力波検出器の感度向上に実用されている。物理学者は長年、この一族のより強力な高次バージョン、3次のトライスクイージングと4次のクアッドスクイージングの実現を目指してきたが、これらの相互作用は本来きわめて弱く雑音に埋もれてしまう。クアッドスクイージングは、どの実験プラットフォームでも実現されたことがなかった。

オックスフォード大学の研究チームが今回、単一のトラップイオンでそのすべてを実証した。弱い高次相互作用を直接駆動する代わりに、チームはSrinivasとSutherlandによる2021年の理論提案に従い、スピンに依存する2つの線形な力を組み合わせた。2つの力は非可換——作用させる順序で結果が変わる——であるため、その組み合わせは単純な和をはるかに超える強い実効相互作用を生む。周波数・位相・強度を調整することでスクイージング・トライスクイージング・クアッドスクイージングを切り替え、イオンの運動状態のウィグナー関数を再構成して各相互作用を直接確認。4次相互作用は従来手法の予測より100倍以上速く生成された。この手法には相互作用の次数に原理的な上限がなく、スピン依存の線形相互作用をもつ任意のプラットフォームに適用できる。イオンスピンの回路途中測定と組み合わせて、スクイーズド状態の柔軟な重ね合わせの生成や格子ゲージ理論の量子シミュレーションもすでに実現済みだ。当サイト7月2日掲載の、同じオックスフォードのグループによる新型シュレディンガー猫状態（PRX論文）と対をなす研究である。Nature Physicsに2026年5月1日掲載、7月上旬まで広く紹介された。

🇯🇵 日本語で読む

One of the most anticipated features of quantum gravity is that spacetime itself can exist in quantum superposition — for instance when a massive object is placed in a superposition of two locations, each configuration dragging its own gravitational field. Detecting such superpositions, for example through gravitationally induced entanglement, is the goal of a wave of proposed tabletop experiments. But what exactly would such a detection prove?

Joshua Foo (now Associate Professor at Kyushu University’s Institute for Advanced Study), Cendikiawan Suryaatmadja, Robert B. Mann (University of Waterloo / Perimeter Institute) and Magdalena Zych (Stockholm University / University of Queensland) introduce a general framework for “quantum superpositions of spacetime states” and prove a striking result they call the relativity of spacetime superpositions: whenever the superposed spacetime amplitudes differ only by a coordinate transformation, the entire scenario can be re-expressed as ordinary quantum dynamics on a single, fixed classical background. Many scenarios labelled “superpositions of spacetimes” in the literature — including ones invoked in gravitationally-induced-entanglement proposals — are therefore mathematically equivalent to quantum matter evolving in one classical spacetime, and carry no unique quantum-gravity signature. The work also implies that the decoherence of gravitational source masses is not fundamental: it depends on external systems that define the reference frame through which the notion of a spatial superposition acquires physical meaning. Rather than undermining the experiments, the analysis sharpens them, specifying which signatures would genuinely require gravity to be quantum. Published in npj Quantum Information (2026); featured by Phys.org in early July 2026.

量子重力理論に最も期待される特徴のひとつが、時空そのものが量子重ね合わせになり得ることだ——たとえば重い物体が2か所の位置の重ね合わせに置かれれば、それぞれの配置が自分自身の重力場を引き連れる。こうした重ね合わせを重力誘起もつれなどを通じて検出することが、近年提案が相次ぐ卓上実験の目標になっている。だが、その検出はいったい何を証明するのだろうか？

Joshua Foo（現・九州大学高等研究院准教授）、Cendikiawan Suryaatmadja、Robert B. Mann（ウォータールー大学／ペリメーター理論物理学研究所）、Magdalena Zych（ストックホルム大学／クイーンズランド大学）は、「時空状態の量子重ね合わせ」を扱う一般的な枠組みを導入し、時空重ね合わせの相対性と名づけた印象的な結果を証明した。重ね合わされた時空の振幅同士が座標変換だけで異なる場合、そのシナリオ全体は単一の固定された古典的背景時空の上の通常の量子ダイナミクスとして完全に書き直せるのだ。文献で「時空の重ね合わせ」と呼ばれてきた多くのシナリオ——重力誘起もつれの提案で引き合いに出されるものを含む——は、したがって1つの古典時空中を進化する量子物質と数学的に等価であり、量子重力に固有のシグネチャを持たない。この結果はまた、重力源のデコヒーレンス（量子性の喪失）が基本的・絶対的なものではなく、空間的重ね合わせという概念に物理的な意味を与える参照座標系を定義する外部系の存在に依存することも意味する。この解析は実験の価値を損なうのではなく、研ぎ澄ますものだ。重力が本当に量子的でなければ生じ得ないシグネチャの条件を特定したのだから。npj Quantum Informationに掲載（2026年）。2026年7月初旬にPhys.orgで特集された。

🇯🇵 日本語で読む

Magnetic fields are the natural enemy of superconductivity: conventional superconductivity relies on Cooper pairs of electrons with opposite spins, and a magnetic field tends to align those spins, disrupting the delicate pairing. In rare, exotic cases, however, materials show reentrant superconductivity — the superconducting state vanishes as the field grows, then unexpectedly returns when the field is increased further, a telltale sign that more complex quantum mechanisms are at work. Until now the effect had been associated with a few complex bulk, three-dimensional materials, where it is often linked to non-standard forms of superconductivity.

A team led by the RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) in Japan, with first author Denis Maryenko of the Strong Correlation Interface Research Group, has now observed reentrant superconductivity in a fundamentally different setting: a very thin conducting layer at the boundary between two insulating oxide materials. Cooling the interface to temperatures close to absolute zero and measuring its electrical resistance under applied magnetic fields, the researchers directly tracked when the system entered and left the superconducting state — watching it disappear and then re-emerge. The results show the field does not act as a simple destructive force here; instead the superconducting state hinges on a delicate balance among electronic effects at the interface, pointing to physics beyond the conventional description of superconductivity. Because oxide interfaces can be precisely engineered and controlled, the system provides a clean, well-defined two-dimensional platform for asking why superconductivity can survive — and even revive — under conditions where conventional theory predicts it should keep fading, with longer-term implications for the search for new superconducting materials and low-loss electronic or quantum devices. Published in Science Advances; announced by RIKEN on 25 June 2026.

磁場は超伝導の天敵だ。従来型の超伝導は、逆向きスピンの電子が組むクーパー対に支えられており、磁場はスピンの向きを揃えようとして、この繊細な対を壊してしまう。ところがまれに、再突入（リエントラント）超伝導という例外的な現象が起きる。磁場を強めると超伝導はいったん予想通り消えるのに、さらに磁場を強めると予想外に復活するのだ。これは、より複雑な量子機構が働いている証拠であり、これまで非従来型超伝導と結びつく形で、一部の複雑なバルク3次元物質でしか知られていなかった。

日本の理化学研究所・創発物性科学研究センター（CEMS）を中心とするチーム（筆頭著者は強相関界面研究グループのDenis Maryenko上級研究員）は今回、まったく異なる舞台——2つの絶縁体酸化物の境界に形成された極薄の伝導層——で再突入超伝導を観測した。界面を絶対零度近くまで冷やし、磁場を印加しながら電気抵抗を測定することで、系が超伝導状態に入る瞬間と出る瞬間を直接追跡し、超伝導が消え、そして再び現れる様子を捉えたのだ。結果は、この系では磁場が単純な破壊者として振る舞っているのではなく、超伝導状態が界面の電子的効果の微妙なバランスの上に成り立っていること——従来の超伝導の記述を超えた物理が関与している可能性——を示している。酸化物界面は精密な設計と制御が可能なため、この系は「なぜ超伝導は、従来理論なら消え続けるはずの条件下で生き残り、復活さえできるのか」を問うための、クリーンで明確な2次元プラットフォームとなる。長期的には、新しい超伝導物質の探索や、低損失のエレクトロニクス・量子デバイスの開発指針にもつながると期待される。Science Advancesに掲載。理研が2026年6月25日に発表した。

🇯🇵 日本語で読む

Time crystals — systems that spontaneously break time-translation symmetry and repeat in time the way ordinary crystals repeat in space — have mostly been the province of delicate quantum experiments. A team spanning Hiroshima University (WPI-SKCM², the International Institute for Sustainability with Knotted Chiral Meta Matter), the University of Colorado Boulder and collaborators — Hanqing Zhao, Rui Zhang and Ivan I. Smalyukh — has now realized classical discrete space-time crystals, structures periodic in both space and time, in chiral liquid crystals: everyday materials of the kind long used in display technology.

Driving the liquid crystal with a periodic (Floquet) electrical signal, the researchers observed both 1+1-dimensional and 2+1-dimensional discrete space-time crystals that loop endlessly with twice the driving period — the hallmark period-doubling of a discrete time crystal — over a wide range of temperatures and driving conditions. The mechanism is remarkable: localized topological solitons (smooth, particle-like twists of the molecular alignment that travel like stable wave packets) and disclination lines (sharp defects where the alignment breaks down) periodically transform into one another, behaving like the particle–antiparticle pairs of Majorana particles — the famous class of quantum particles that are their own antiparticles — here realized as a classical, room-temperature analogue. The space-time crystals are robust against temporal perturbations and spatial defects, behaving like a time-crystalline analogue of a smectic phase. The work shows that complex space-time symmetries are not restricted to the quantum world, opens a field the authors call “time liquid crystallinity,” and — since liquid crystals are already a staple of modern electronics — suggests routes to reconfigurable laser elements, advanced beam deflectors and ultraprecise light steering. Published in Nature Communications; announced by Hiroshima University on 24 June 2026.

時間結晶——普通の結晶が空間方向に周期構造をもつように、時間並進対称性を自発的に破って時間方向に繰り返す系——は、これまで主に繊細な量子実験の領分だった。広島大学のWPI-SKCM²（キラルノット超物質国際研究拠点）とコロラド大学ボルダー校などにまたがる国際チーム（Hanqing Zhao・Rui Zhang・Ivan I. Smalyukh）は今回、ディスプレイ技術で長く使われてきた日常的な材料であるキラル液晶で、空間と時間の両方に周期構造をもつ古典的な離散時空結晶を実現した。

液晶に周期的な（フロケ）電気信号を加えたところ、幅広い温度・駆動条件にわたって、駆動周期の2倍の周期で果てしなくループする——離散時間結晶の証である「周期倍化」を示す——1+1次元および2+1次元の離散時空結晶が観測された。そのメカニズムが注目に値する。分子配向の滑らかで粒子的なねじれとして安定な波束のように伝わるトポロジカルソリトンと、配向が破綻する鋭い欠陥線である転傾線（ディスクリネーション）が周期的に互いへ変換し合い、自分自身が反粒子である有名な量子粒子マヨラナ粒子の粒子・反粒子ペアさながらに振る舞うのだ——それが室温の古典系アナログとして実現している。この時空結晶は時間的な擾乱や空間欠陥に対して頑健で、スメクチック相の時間結晶版のように振る舞う。本研究は、複雑な時空対称性が量子の世界の専売特許ではないことを示すとともに、著者らが「時間液晶性」と呼ぶ新分野を開くものだ。液晶はすでに現代エレクトロニクスの定番材料であるため、再構成可能なレーザー素子、先進的なビーム偏向器、超高精度の光ステアリングといった応用への道も示している。Nature Communicationsに掲載。広島大学が2026年6月24日に発表した。

🇯🇵 日本語で読む

Antiferromagnets — magnetic materials whose atomic moments cancel out — are prized candidates for next-generation data storage: they respond extremely fast and are insensitive to external magnetic disturbances. Their great weakness has been control. Precisely because they show no net magnetization, their magnetic states are notoriously difficult to address, which has so far limited their application.

A German-Japanese research team involving the University of Augsburg, led by experimental physicist István Kézsmárki, has now for the first time written magnetic information into an antiferromagnet using only ultrashort laser pulses — no electric currents, no magnetic fields. The trick is a new control knob: in the ferrotoroidic antiferromagnet LiNiPO₄, instead of the light’s polarization, the method exploits its direction of propagation — simply reversing which way the light travels — via an inverse optical magnetoelectric effect arising from a strong coupling between the photon’s linear momentum and the magnetic toroidal moment. This enables non-volatile, deterministic and repeatable switching between time-reversed antiferromagnetic domains, and the stored information can be read out by purely optical means as well. The University of Augsburg team also highlights that complex magnetic patterns can be written and retained permanently through repeated optical switching. Because the scheme operates in the telecommunications wavelength range, it is directly compatible with existing optical networks, pointing toward a future in which data arriving as light is written straight into magnetic storage without electrical signals — significantly faster and with markedly lower energy consumption, for example in data centres and communication systems. Published in Nature Materials; announced in early July 2026.

反強磁性体——原子の磁気モーメントが互いに打ち消し合う磁性材料——は、次世代データストレージの有力候補として注目されている。応答が極めて速く、外部からの磁気的な擾乱にも影響されにくいからだ。しかし最大の弱点は制御だった。正味の磁化を持たないがゆえに、その磁気状態を狙って操作するのが非常に難しく、応用はこれまで限られてきた。

アウクスブルク大学を含む日独共同研究チーム（実験物理学者István Kézsmárki教授が主導）は今回、電流も磁場も使わず、超短レーザーパルスだけで反強磁性体に磁気情報を書き込むことに世界で初めて成功した。鍵となるのは新しい制御ノブだ。強誘電トロイダル（フェロトロイダル）反強磁性体LiNiPO₄を舞台に、光の偏光ではなく、その伝播方向（進む向き）——光を逆向きに進ませるだけ——を利用する。これは光子の運動量と磁気トロイダルモーメントの強い結合から生じる逆光学磁気電気効果であり、時間反転で結ばれた反強磁性ドメイン間を不揮発・決定論的・反復可能にスイッチできる。保存された情報は純光学的手段で読み出せることも実証された。アウクスブルク大学のチームは、複雑な磁気パターンも書き込め、繰り返しの光スイッチングを経ても恒久的に保持されると強調している。この方式は通信波長帯で動作するため既存の光ネットワークとそのまま互換であり、光として届いたデータを電気信号を介さず磁気ストレージへ直接書き込む未来——たとえばデータセンターや通信システムでの大幅な高速化と省エネ——へ道を開く。Nature Materialsに掲載。2026年7月初旬に発表された。

🇯🇵 日本語で読む

A single-photon source — a device that emits light one photon at a time — is the starting point of photon-based quantum technologies such as quantum communication, quantum sensing and quantum measurement: encode information onto individual photons, and any eavesdropping attempt alters their state, leaving a detectable trace. Until now, however, practical single-photon sources have demanded cryogenic cooling to roughly 3 kelvin (about −270 °C), room-sized optical tables and skilled researchers to operate them, confining the technology to specialist laboratories.

The Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS), together with the team of Prof. Lee Wook-Jae at Kongju National University, has packaged a gallium-nitride (GaN) semiconductor single-photon source into a room-temperature, plug-and-play, 19-inch rack-mounted device that runs on a standard 220 V supply and needs no complex optical alignment. The source exploits atomic-scale defects that form naturally inside GaN: apply energy to one such defect and it emits photons one at a time. Two innovations make this practical. A deterministic spatial-mapping technique records each emission site like a set of coordinates, so the device automatically returns to the same defect even after being switched off and on; and nanoscale circular Bragg gratings (CBGs) fabricated on the semiconductor surface guide the photons upward, maximizing extraction efficiency. The rack format connects directly to existing quantum key distribution (QKD) equipment, targeting deployment along critical channels such as financial, medical and government networks. Commercialization is under way with the KRISS spin-off QRAD Inc., and the source quality is being validated with overseas metrology institutes including Germany’s PTB and Italy’s INRIM. The underlying photon-extraction advance was published in Laser & Photonics Reviews (2025); KRISS announced the packaged plug-and-play device in early July 2026.

単一光子源——光子を1個ずつ放出する装置——は、量子通信・量子センシング・量子計測といった光子ベースの量子技術の出発点だ。情報を個々の光子に載せれば、盗聴の試みは光子の状態を変え、必ず検出可能な痕跡を残す。しかしこれまで実用的な単一光子源には、約3ケルビン（約−270℃）までの極低温冷却、部屋サイズの光学定盤、そして熟練した研究者による運用が必要で、この技術は専門研究室の外へはほとんど出られなかった。

韓国標準科学研究院（KRISS）は、公州大学校のLee Wook-Jae教授チームとともに、窒化ガリウム（GaN）半導体ベースの単一光子源を、室温動作・プラグ&プレイ・19インチラック搭載型の装置としてパッケージ化した。標準的な220V電源で動き、複雑な光学調整も不要だ。光源となるのは、GaNの内部に自然に形成される原子スケールの欠陥で、1つの欠陥にエネルギーを与えると光子が1個ずつ放出される。実用化の鍵は2つの工夫にある。各発光サイトの位置を座標のように記録する決定論的空間マッピング技術により、装置は電源を切って再投入しても自動的に同じ欠陥へ戻れる。そして半導体表面に作り込んだナノスケールの円形ブラッグ回折格子（CBG）が光子を上方へ導き、取り出し効率を最大化する。ラック型なので既存の量子鍵配送（QKD）装置と直結でき、金融・医療・政府系ネットワークといった重要回線への展開を狙う。KRISSのスピンオフ企業QRADと商用化を進めており、光源品質はドイツPTBやイタリアINRIMなど海外の計量標準機関との比較検証を通じて国際的信頼性を高めている。基盤となる光取り出し効率向上の研究はLaser & Photonics Reviews（2025年）に掲載され、プラグ&プレイ装置としての実装は2026年7月初旬にKRISSが発表した。

🇯🇵 日本語で読む

Black holes are well documented at stellar masses (roughly ten Suns) and at supermassive scales (millions to billions of Suns) — but the population in between, the intermediate-mass black holes (IMBHs) of roughly a hundred to a million solar masses, remains astronomy’s elusive missing link, holding clues to how supermassive black holes were seeded in the early universe. Because IMBHs are faint and usually dormant, tidal disruption events (TDEs) — the luminous flares produced when a star strays inside a black hole’s tidal radius and is ripped apart — offer one of the few ways to catch them in the act.

A team centred at the University of Science and Technology of China (project led by Jialai Wang, with the scientific investigations coordinated by Yongquan Xue and Ning Jiang) presents late-time observations and a comprehensive multi-wavelength analysis of AT 2018cqh, a TDE at the centre of a dwarf galaxy that flared successively in the optical (2018), X-rays (2020) and radio (2021). The X-ray outburst rose for at least 550 days — among the longest-sampled X-ray rises ever recorded for a TDE — and, unexpectedly, has settled since its peak into a persistent high-state plateau that continues to the present. These signatures are consistent with a star disrupted by an IMBH of roughly (1–6) × 10⁵ solar masses, and scaling relations derived independently from the host dwarf galaxy’s properties point to a similar mass. Together with the recently discovered IMBH TDE EP240222a, AT 2018cqh sharpens the emerging picture of what this rare class of events looks like — and demonstrates the power of TDEs as a discovery channel for the missing middle class of black holes. Published in Nature Communications 17, 2007 (2026).

ブラックホールは、恒星質量（太陽の約10倍程度）と超大質量（太陽の数百万〜数十億倍）ではよく確認されている。しかしその中間、太陽の約100倍〜100万倍の中間質量ブラックホール（IMBH）の個体群は、天文学の「ミッシングリンク」であり続けており、初期宇宙で超大質量ブラックホールの“種”がどう生まれたかを解く手がかりを握る。IMBHは暗く、普段は休眠しているため、星がブラックホールの潮汐半径の内側に迷い込んで引き裂かれる際の明るいフレア——潮汐破壊イベント（TDE）——は、その現場を捉える数少ない手段のひとつだ。

中国科学技術大学（USTC）を中心とするチーム（プロジェクトをJialai Wangが主導し、Yongquan Xue（薛永泉）とNing Jiangが科学調査を統括）は、矮小銀河の中心で起きたTDE AT 2018cqhの後期観測と包括的な多波長解析を報告した。この天体は可視光（2018年）→X線（2020年）→電波（2021年）と段階的にフレアを起こした特異な存在だ。X線アウトバーストは少なくとも550日間増光を続け——TDEとして記録された中で最も長くサンプルされたX線立ち上がりのひとつ——さらに予想外なことに、ピーク後は現在まで続く高輝度のプラトー（横ばい）相に落ち着いている。これらの特徴は、およそ太陽質量の（1〜6）×10⁵倍のIMBHによる星の破壊というシナリオと整合し、母銀河（矮小銀河）の性質から独立に導いたスケーリング関係も同程度の質量を指し示した。最近発見されたIMBH起源のTDEであるEP240222aと合わせて、この希少なイベント群の典型像を描き出すとともに、“中間層”ブラックホール探索におけるTDEという発見チャンネルの威力を実証した形だ。Nature Communications 17, 2007（2026年）に掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Perovskite light-emitting diodes (PeLEDs) promise cheap, color-saturated displays, but the blue devices have badly lagged their green and red counterparts. Blue emitters need wider bandgaps and therefore higher operating voltages, which aggravate the instability of the perovskite’s ionic crystal framework and shorten device life.

A team led by Xuyong Yang (Shanghai University), with first author Y. Wang, reports efficient, stable, saturated-blue PeLEDs built by weaving hydrogen-bonding networks through the perovskite and at its interfaces using a pair of isomeric molecules. A hydrogen-bond donor (O-benzylhydroxylamine hydrochloride) placed between the hole-transport layer and the emitter binds to the inorganic framework — strengthening the structure and, thanks to a large dipole moment, lowering the hole-injection barrier — while its isomer, added into the perovskite itself, supplies both donor and acceptor sites. The result is external quantum efficiencies of 16.8% at 463 nm and 22.0% at 468 nm, together with markedly improved operational stability — state-of-the-art performance among pure- and deep-blue PeLEDs and a concrete step toward vibrant full-color perovskite displays. Published in Nature.

ペロブスカイト発光ダイオード（PeLED）は、安価で色鮮やかなディスプレイを実現する材料として期待されているが、青色デバイスだけは緑・赤に大きく遅れをとってきた。青色は発光に必要なバンドギャップが広く、そのぶん高い動作電圧を要するため、イオン性のペロブスカイト結晶骨格が不安定になり寿命が縮んでしまう。

楊緒勇（Xuyong Yang、上海大学）を中心とし、第一著者をY. Wangとする研究チームは、異性体（構造がよく似た2種類）の分子を使い、ペロブスカイト内部とその界面に水素結合ネットワークを張り巡らせることで、効率・安定性・色純度を兼ね備えた青色PeLEDを実現した。正孔輸送層と発光層の間に置いた水素結合ドナー分子（O-ベンジルヒドロキシルアミン塩酸塩）が無機骨格に結合して構造を補強し、大きな双極子モーメントによって正孔注入の障壁を下げる。一方、ペロブスカイト内部に加えたその異性体はドナー・アクセプター両方の役割を担う。この設計により外部量子効率は463nmで16.8%、468nmで22.0%に達し、動作安定性も大幅に向上。純青・深青PeLEDとして最高水準の性能で、色鮮やかなフルカラー・ペロブスカイトディスプレイの実用化へ具体的な一歩となる。Natureに掲載された。

🇯🇵 日本語で読む

The integer quantum Hall effect is a textbook manifestation of topological quantum transport, in which electrical resistance becomes exactly quantized. But reaching a fully spin-polarized quantum Hall state in a semiconductor has usually demanded very high magnetic fields and millikelvin temperatures — conditions requiring bulky superconducting magnets and dilution refrigerators.

M. Myronov (University of Warwick) with W. Jiang and S. Studenikin (National Research Council of Canada) demonstrate a fully spin-polarized ν = 1 quantum Hall state in a germanium quantum well at magnetic fields as low as ~0.25 tesla — an order of magnitude below what semiconductor systems have conventionally required — and up to 1.5 kelvin, a temperature reachable with an ordinary helium-3 cryostat rather than a dilution refrigerator. The trick is a combination of ultra-dilute carriers and a large, gate-tunable hole g-factor (about 13–24, versus roughly 2 for electrons in silicon): with so few holes and such strong Zeeman splitting, even a modest field fully polarizes the spins before disorder can smear the spin gap. The Hall resistance locks to h/e² to within a part in many thousands, and the device hosts a single chiral edge channel immune to backscattering — all on a CMOS-compatible chip that dispenses with high-field magnets and dilution cryostats. The result opens a path toward a single germanium chip integrating individually addressable spin qubits with topological edge channels, bolstering germanium’s standing as a leading platform for scalable semiconductor quantum computing. Published open access in Communications Materials.

整数量子ホール効果は、電気抵抗が正確に量子化されるトポロジカル量子輸送の代表例で、教科書に載る現象だ。しかし半導体で完全にスピン偏極した量子ホール状態を得るには、通常は非常に強い磁場とミリケルビン級の極低温が必要で、大がかりな超伝導磁石と希釈冷凍機を要してきた。

M. Myronov（英ウォリック大学）とW. Jiang・S. Studenikin（カナダ国立研究機構）は、ゲルマニウム量子井戸を用い、わずか約0.25テスラという弱磁場（半導体系で従来必要だった値の10分の1）で、しかも1.5ケルビンまで――希釈冷凍機ではなく通常のヘリウム3冷凍機で到達できる温度で――完全スピン偏極したν = 1 量子ホール状態を実証した。鍵は極めて希薄なキャリアと、大きくゲート電圧で調整できる正孔（ホール）のg因子（約13〜24。シリコン中の電子のg因子およそ2の1桁上）の組み合わせだ。正孔の数がごく少なく、ゼーマン分裂が大きいため、乱れがスピンギャップをかき消す前に、控えめな磁場でもスピンが完全に偏極する。ホール抵抗は h/e² に数千分の1の精度で固定され、このデバイスは後方散乱を受けない単一のカイラルエッジチャネルを持つ。それらを強磁場磁石も希釈冷凍機も要さないCMOS適合チップ上で実現している。この成果は、個別制御できるスピン量子ビットとトポロジカルなエッジチャネルを1枚のゲルマニウムチップに統合する道を開き、スケーラブルな半導体量子計算の有力プラットフォームとしてのゲルマニウムの地位を後押しする。Communications Materialsにオープンアクセスで掲載された。

🇯🇵 日本語で読む

At the heart of A402-BCG — the brightest galaxy in the cluster Abell 402, roughly 4 billion light-years away — sits a curious dark region about 3,200 light-years across. When Hubble first spotted it in 2018, astronomers suspected a dust cloud was simply blocking the starlight behind it.

A team led by Michael McDonald (Massachusetts Institute of Technology) tested that idea using the James Webb Space Telescope, Hubble and the Very Large Telescope. Because dust dims infrared light less than optical light, a real dust cloud should look brighter to Webb than to Hubble — but the cavity appeared equally dark at both wavelengths, ruling dust out. Instead, MUSE spectroscopy revealed two separate pockets of ionized gas on opposite sides of the void, with two distinct sets of emission lines consistent with a black-hole binary totaling about 60 ± 20 billion solar masses. The favored picture: two ultramassive black holes spiraling slowly toward each other, flinging stars outward as they go and carving the starless cavity. Individual black holes above 60 billion solar masses have been identified only a handful of times, and if confirmed this pair would be among the most massive black-hole binaries known. The authors caution that an alternative — a compact starburst masquerading as the second source — is less likely but not fully excluded. Published in the Astrophysical Journal Letters.

約40億光年かなたにある銀河団アベル402の中で最も明るい銀河A402-BCGの中心には、差し渡し約3200光年の奇妙な暗い領域がある。2018年にハッブル宇宙望遠鏡が初めて捉えたとき、天文学者たちは背後の星の光を遮る“ダスト（塵）雲”だろうと考えた。

Michael McDonald（マサチューセッツ工科大学）率いるチームは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡・ハッブル・超大型望遠鏡（VLT）を使ってこの説を検証した。ダストは可視光より赤外線を通しやすいので、本当にダスト雲ならウェッブ（赤外）ではハッブル（可視）より明るく見えるはず。ところが空洞はどちらの波長でも同じように暗く、ダスト説は否定された。代わりにMUSE分光により、空洞の反対側に2つの電離ガスの塊と、2組の異なる輝線が見つかり、合計で太陽の約600±200億倍のブラックホール連星と整合することがわかった。有力なシナリオは、2つの超大質量ブラックホールが互いにゆっくり渦を巻きながら近づき、周囲の星を弾き飛ばして“星のない空洞”を刻んだ、というもの。太陽の600億倍を超える単独ブラックホールはこれまで数例しか見つかっておらず、確認されればこのペアは既知で最大級のブラックホール連星となる。著者らは、2つ目の光源が“コンパクトなスターバースト（爆発的星形成）”である別の可能性も、より低いものの完全には排除できないと注意を促している。Astrophysical Journal Lettersに掲載された。

🇯🇵 日本語で読む

As the simplest multi-electron atom, helium is a prime testbed for fundamental physics: high-precision spectroscopy can both sharpen atomic theory and serve as a sensitive probe of nuclear charge radii. Its long-lived, optically accessible 2³S₁ state lets atoms be cooled, trapped and detected with exquisite control.

K. Steinebach, J. C. J. Koelemeij, H. L. Bethlem and K. S. E. Eikema (Vrije Universiteit Amsterdam) report an improved measurement of the 2³S₁ → 2¹S₀ transition frequency in helium-4 with just 48 Hz uncertainty (0.25 parts per trillion), using a Bose–Einstein condensate held in a magic-wavelength optical dipole trap. A systematic Doppler shift from the condensate’s motion is suppressed by time-resolved ion detection, and the frequency is calibrated against a remote active hydrogen-maser clock via a “White Rabbit” link. Combined with earlier helium-3 data and improved theory, they obtain the most precise value to date for the squared charge-radius difference between the alpha particle and the helion, r_h² − r_α² = 1.0676(10) fm². The result is consistent with other recent determinations and confirms that the current discrepancy between QED theory and measured helium ionization energies does not show up in the isotope shift. Published in Physical Review Letters.

最も単純な多電子原子であるヘリウムは、基礎物理の格好の試験台だ。高精度分光は原子理論を精密化すると同時に、原子核の電荷半径を測る鋭敏なプローブにもなる。寿命が長く光で扱いやすい 2³S₁ 状態のおかげで、原子を精密に冷却・捕獲・検出できる。

K. Steinebach、J. C. J. Koelemeij、H. L. Bethlem、K. S. E. Eikema（アムステルダム自由大学）は、ボース・アインシュタイン凝縮したヘリウム4を魔法波長の光双極子トラップに閉じ込め、ヘリウム4の 2³S₁ → 2¹S₀ 遷移周波数をわずか48ヘルツ（0.25兆分の1＝0.25 ppt）の不確かさで測定した。凝縮体の運動による系統的なドップラーシフトは時間分解イオン検出で抑え、周波数は「ホワイト・ラビット」リンクを介して遠隔の水素メーザー原子時計と較正した。過去のヘリウム3のデータと改良された理論を組み合わせ、α粒子（ヘリウム4核）とヘリオン（ヘリウム3核）の電荷半径の2乗差について過去最高精度の値 r_h² − r_α² = 1.0676(10) fm² を得た。この結果は他の最近の決定とも整合し、ヘリウムのQED（量子電磁力学）理論と実測イオン化エネルギーの間に現存する“食い違い”が、同位体シフトには現れないことを確認した。Physical Review Lettersに掲載された。

🇯🇵 日本語で読む

The Sun runs on a roughly 11-year cycle, swinging between quiet spells and peaks marked by a surge of sunspots. Near the peak it emits more ultraviolet and extreme-ultraviolet radiation, heating the thermosphere and puffing denser air upward — which drags on anything in low Earth orbit and pulls it down faster. Where exactly that faster descent kicks in, however, had been unclear.

Ayisha M. Ashruf, Ankush Bhaskar, C. Vineeth and Tarun Kumar Pant (Vikram Sarabhai Space Centre, India) tracked 17 pieces of space debris — all launched in the 1960s, still in orbit today at 600–800 km, and never maneuvered, so their orbits reflect nothing but the surrounding atmosphere — across three complete solar cycles (cycles 22–24, 1986–2024) using Two-Line Element (TLE) data. They found a clear, repeatable threshold: once the sunspot number climbs past roughly two-thirds (about 67–75%) of its cycle maximum, the debris crosses a “transition boundary” and begins falling much faster, coincident with a surge in solar extreme-ultraviolet (EUV) flux that heats and expands the thermosphere. Crucially, the threshold is tied not to a fixed level of solar radiation but to how close the Sun is to its own peak activity; geomagnetic indices (Ap, AE, Dst) correlate only weakly, confirming EUV forcing as the primary driver. The effect is expected to hold for station-keeping satellites too, giving operators and debris trackers concrete numbers for planning orbit corrections, fuel budgets and collision-avoidance in the years around solar maximum. Published in Frontiers in Astronomy and Space Sciences.

太陽はおよそ11年周期で、静かな時期と黒点が急増するピークとの間を行き来している。ピーク近くでは紫外線・極端紫外線の放射が増え、熱圏を暖めて濃い大気を上方へ押し上げる。すると低軌道の物体に空気抵抗（ドラッグ）がかかり、より速く落下する。だが、その“落下加速”がどの時点で始まるのかは、これまではっきりしていなかった。

Ayisha M. Ashruf、Ankush Bhaskar、C. Vineeth、Tarun Kumar Pant（インド・ヴィクラム・サラバイ宇宙センターほか）は、17個の宇宙デブリを3つの太陽周期（第22〜24周期、1986〜2024年）にわたり、2行軌道要素（TLE）データを使って追跡した。これらはすべて1960年代に打ち上げられ、現在も高度600〜800kmに残り、一度も軌道制御されていないため、その軌道変化は周囲の大気だけを反映する。解析の結果、明確で再現性のあるしきい値が見つかった。黒点数がその周期の最大値の約3分の2（67〜75%）を超えると、デブリは“遷移境界”を越えて一気に速く落ち始める。これは太陽の極端紫外線（EUV）放射の急増と一致し、EUVが熱圏を暖めて膨張させることによる。重要なのは、このしきい値が放射の絶対値ではなく“太陽がどれだけ自らのピーク活動に近いか”で決まる点だ。地磁気指数（Ap・AE・Dst）との相関は弱く、EUVによる駆動が主因であることが裏づけられた。同じ効果は軌道保持を行う実運用の衛星にも当てはまると期待され、太陽極大期前後の軌道修正・燃料計画・衝突回避に、運用者やデブリ監視者が使える具体的な数値を与える。Frontiers in Astronomy and Space Sciencesに掲載された。

🇯🇵 日本語で読む

Liquid water is famously anomalous — it expands as it freezes — and these quirks are linked to a suspected liquid–liquid phase transition between high- and low-density states in the deeply supercooled regime. At the molecular level, tetrahedral hydrogen-bond networks govern the behavior, which has motivated many “structural descriptors” that try to capture the local molecular environment. But these were largely proposed independently, with little systematic comparison.

Kohei Yoshikawa, Kokoro Shikata, Kang Kim and Nobuyuki Matubayasi (The University of Osaka) evaluate 16 previously proposed descriptors within a single, unified framework built around a neural network that classifies temperature from a molecular configuration — an objective test of how well each descriptor captures temperature-dependent structural change. They then apply explainable AI to identify which structural features drive the model’s predictions, revealing how different descriptors encode local information and establishing a data-driven way to benchmark structural descriptors in liquid water. The work offers a systematic scheme where none existed before for characterizing water’s microscopic structural changes. Published in Communications Chemistry.

液体の水は、凍ると膨張するという異常な性質でよく知られる。こうした異常は、深く過冷却された領域で高密度状態と低密度状態の間に存在すると考えられる液体-液体相転移と結びついている。分子レベルでは正四面体的な水素結合ネットワークがふるまいを支配しており、局所的な分子環境を捉えようとする多くの「構造記述子（構造指標）」が提案されてきた。だが、それらは大半が独立に提案され、系統的に比較されてこなかった。

吉川航平（Kohei Yoshikawa）、四方志（Kokoro Shikata）、金鋼（Kang Kim）、松林伸幸（Nobuyuki Matubayasi）ら（大阪大学）は、分子配置から温度を分類するニューラルネットワークを軸にした単一の統一枠組みの中で、これまでに提案された16の記述子を評価した。これは、各記述子が温度依存の構造変化をどれだけよく捉えられるかを客観的に試す方法となる。さらに説明可能AI（XAI）を適用してモデルの予測を左右する構造特徴を特定し、それぞれの記述子が局所構造情報をどう符号化しているかを明らかにするとともに、液体の水の構造指標をデータ駆動でベンチマークする方法を確立した。これまで存在しなかった、水の微視的な構造変化を特徴づける系統的な枠組みを提供する成果で、Communications Chemistryに掲載された。

🇯🇵 日本語で読む

From navigation to space-weather forecasting, many fields need space-based sensors that measure Earth’s magnetic field as accurately as possible at any moment. Existing sensors, though, have long struggled with drift, interference from the spacecraft itself, and the harsh conditions of orbit.

Yarne Beerden, Jaroslav Hruby and colleagues (Hasselt University and imec, Belgium) developed a diamond-based quantum magnetometer — OSCAR-QUBE — that uses nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond and optically detected magnetic resonance to read magnetic fields. Built by a student team through ESA’s Orbit Your Thesis programme, it was flown to the International Space Station in August 2021 and installed inside the station’s ICE Cubes facility, where it operated for about 10 months (2021–2022) in low Earth orbit and returned vector field measurements that matched the World Magnetic Model. The device is strikingly compact: a 1U form factor (a 10-cm cube), weighing 420 g and drawing just 5 W, with a sensitivity below 300 nT/√Hz. The authors are careful to frame the mission as a proof of concept: operating inside the ISS, the sensor picked up electromagnetic interference from station equipment that set a floor on its precision, and its in-orbit performance did not surpass state-of-the-art conventional magnetometers. What it demonstrated is that a diamond quantum sensor can survive launch, radiation and thermal cycling and keep working — pointing toward future, better-shielded units on constellations of small satellites for high-resolution geomagnetic mapping. Published in Physical Review Applied.

ナビゲーションから宇宙天気予報まで、多くの分野が、いかなる瞬間でもできるだけ正確に地球磁場を測る宇宙搭載センサを必要としている。だが従来のセンサは、ドリフト（ずれ）・宇宙機自身からの干渉・過酷な軌道環境に長く悩まされてきた。

Yarne Beerden・Jaroslav Hrubyら（ベルギー・ハッセルト大学／imec）は、ダイヤモンド中の窒素空孔（NV）中心と光検出磁気共鳴（ODMR）を使って磁場を読み取る、ダイヤモンドベースの量子磁力計「OSCAR-QUBE」を開発した。これはESAの「Orbit Your Thesis」プログラムのもとで学生チームが製作したもので、2021年8月に国際宇宙ステーション（ISS）へ運ばれ、ステーション内の実験施設「ICE Cubes」に設置された。低軌道で約10か月（2021〜2022年）にわたり動作し、地球磁場のベクトル測定が世界磁気モデル（WMM）とよく一致することを示した。装置は際立ってコンパクトで、1U（10cm角）のサイズ、重量420g、消費電力はわずか5W、感度は300 nT/√Hz以下。著者らはこの成果を慎重に概念実証（proof of concept）と位置づけている。ISSの内部で動作したため、ステーション機器からの電磁干渉が測定精度の下限を決めており、軌道上での性能は従来の最先端磁力計を上回ってはいない。示せたのは、ダイヤモンド量子センサが打ち上げ・放射線・熱サイクルに耐えて動作し続けられるということであり、より遮蔽を改善した後継機を小型衛星群に載せて高解像度の地磁気マッピングを行う道を指し示す。Physical Review Appliedに掲載された。

🇯🇵 日本語で読む

Across cosmic history, several core-collapse supernovae explode every second, and the neutrinos they emit have accumulated into a faint, all-sky glow called the Diffuse Supernova Neutrino Background (DSNB). Detecting it would offer a direct, integrated record of star formation, nucleosynthesis and compact-object formation over the age of the Universe — but the signal is extraordinarily weak and easily buried under backgrounds.

The Super-Kamiokande Collaboration (about 250 researchers from 60 institutions) reports the first observational indication of the DSNB. Since 2020 the 50,000-tonne water Cherenkov detector, 1,000 m underground in Gifu, Japan, has been loaded with dissolved gadolinium (the SK-Gd phase), which sharpens the neutron-capture signature that tags electron antineutrinos. Analysing roughly 5,000 days of Super-Kamiokande observations, the team found a 2.6σ (99.5% C.L.) excess of events in the 13.3–81.3 MeV range. Because it falls short of the 5σ discovery threshold, the result is described as an indication rather than a definitive detection, yet it already constrains models of the cosmic supernova rate. The collaboration plans to combine continuing Super-Kamiokande data with its successor Hyper-Kamiokande to push toward a firm detection. Presented on 25 June 2026 at Neutrino 2026 (XXXII International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics), UC Irvine.

宇宙では毎秒いくつもの重力崩壊型超新星が爆発しており、そこから放たれたニュートリノは宇宙の歴史を通じて積み重なり、全天に広がるかすかな“光”＝超新星ニュートリノ背景放射（DSNB）をつくっている。これを捉えられれば、宇宙年齢にわたる星形成・元素合成・コンパクト天体形成の積分的な記録を直接得られる。しかし信号は極めて弱く、背景事象に埋もれやすい。

スーパーカミオカンデ国際共同実験（約60機関・約250名）は、このDSNBの初めての観測的兆候を報告した。岐阜県の地下1,000 mにある5万トンの水チェレンコフ検出器は、2020年から水にガドリニウムを溶かした「SK-Gd」フェーズで運転しており、これにより中性子捕獲の信号が鋭くなり電子反ニュートリノを識別しやすくなる。スーパーカミオカンデの約5,000日分の観測データを解析した結果、13.3〜81.3 MeVのエネルギー帯に2.6σ（99.5%信頼度）の事象超過を発見した。発見基準の5σには達しないため「兆候（indication）」と位置づけられるが、すでに宇宙の超新星発生率モデルに制約を与える。共同実験は、継続するスーパーカミオカンデのデータと後継のハイパーカミオカンデを組み合わせ、確実な検出を目指すとしている。2026年6月25日、Neutrino 2026（第32回国際ニュートリノ物理・天体物理会議、UCアーバイン）で発表。

🇯🇵 日本語で読む

A permanent electric dipole moment (EDM) — a tiny separation of positive and negative charge aligned with a particle’s spin — would violate time-reversal (T) and hence CP symmetry. The Standard Model predicts immeasurably small EDMs, so any measurable value points to new physics and to extra CP violation of the kind needed to explain the cosmic matter–antimatter asymmetry. The neutron and electron have long been probed; the deuteron (a proton bound to a neutron) had never been measured directly.

The JEDI collaboration derives the first experimental limit on the deuteron EDM using the Cooler Synchrotron (COSY), a conventional magnetic storage ring. For a charged particle in a ring, an EDM would tilt the invariant spin axis slightly out of the ring plane. Combining a radio-frequency Wien filter, a superconducting Siberian snake and an electron-cooler solenoid, the team measured tilts of only a few milliradians, dominated by systematic effects. From these they set |d_d| < 2.5×10⁻¹⁷ e·cm (95% C.L.) — a landmark first bound that establishes storage-ring EDM techniques for light nuclei and lays groundwork for dedicated future rings. Published in Physical Review Letters.

永久電気双極子能率（EDM）——粒子のスピンに沿って正と負の電荷がごくわずかにずれた状態——が存在すると、時間反転（T）、したがってCP対称性が破れる。標準模型が予言するEDMは測定不可能なほど小さいため、有限のEDMが見つかれば新物理の証拠となり、宇宙の物質-反物質非対称を説明するのに必要な“余分なCP対称性の破れ”を示す。中性子や電子では長く探索が続いてきたが、重陽子（陽子と中性子の束縛状態）を直接測定した例はこれまでなかった。

JEDI国際共同実験は、通常の磁気蓄積リングCOSY（クーラー・シンクロトロン）を用いて重陽子EDMの世界初の実験的上限を導いた。リング中を回る荷電粒子にEDMがあると、不変スピン軸がリング面からわずかに傾く。高周波ウィーンフィルター・超伝導サイベリアン・スネーク・電子冷却ソレノイドを組み合わせ、数ミリラジアンという（系統誤差が支配する）傾きを測定。ここから|d_d| < 2.5×10⁻¹⁷ e·cm（95%信頼度）という初の上限を得た。軽い原子核に対する蓄積リングEDM測定の手法を確立し、専用リングを用いる将来測定への足場を築く画期的成果で、Physical Review Lettersに掲載された。

🇯🇵 日本語で読む

Quantum error correction (QEC) is essential for large-scale quantum computers, but it demands repeated mid-circuit measurements (MCMs): ancilla qubits are read out many times during a computation to check for errors. Each readout takes time, and the data qubits must sit idle while it happens — and that idling is itself a source of noise.

Researchers from the University of Sydney working with IBM quantified this failure mechanism and showed how to beat it. Running benchmarks on a 156-qubit IBM Quantum Heron r2 superconducting processor (in an IBM Quantum System Two), they found that measurement-induced idling noise is one of the dominant limitations on error-corrected logic-gate fidelity in today’s hardware. By redesigning the QEC circuitry to compact the schedule and shorten idling during ancilla readouts, they raised the logical-qubit survival rate from below 90% to above 96% per error-correction cycle. Rather than a new device, the work pins down quantitatively what performance the error checks must reach, giving concrete engineering targets for scalable, fault-tolerant quantum computing. Lead author Robin Harper (Sydney Nano) with Stephen Bartlett, IBM’s Ben Brown and UCL’s Constance Lainé; published in Nature Communications.

量子誤り訂正（QEC）は大規模量子コンピュータに不可欠だが、そのためには回路中測定（mid-circuit measurement, MCM）を繰り返す必要がある。計算の途中で補助（アンシラ）量子ビットを何度も読み出して誤りを検査するのだ。読み出しには時間がかかり、その間データ量子ビットは待機（アイドリング）せざるを得ない——そしてこのアイドリング自体が雑音源になる。

シドニー大学とIBMの研究チームは、この“失敗機構”を定量化し、克服法を示した。156量子ビットのIBM Quantum Heron r2超伝導プロセッサ（IBM Quantum System Two）でベンチマークを行い、測定に起因するアイドリング雑音が、現在のハードウェアで誤り訂正論理ゲートの忠実度を制限する支配的要因の一つであることを突き止めた。アンシラ読み出し中のスケジュールを詰めてアイドリング時間を短縮するよう誤り訂正回路を再設計した結果、論理量子ビットの1サイクルあたり生存率を90%未満から96%超へ引き上げた。新しい装置ではなく、誤り検査に求められる性能を定量的に明確化した点が要で、拡張可能でフォールトトレラントな量子計算に向けた具体的な工学目標を与える。筆頭著者はRobin Harper（Sydney Nano）、共著にStephen Bartlett、IBMのBen Brown、UCLのConstance Lainéら。Nature Communicationsに掲載。

🇯🇵 日本語で読む

The classical Mpemba effect is the surprising observation that hotter water can freeze faster than cooler water. Its quantum analogue — the quantum Mpemba effect (QME) — is equally counterintuitive: in a non-equilibrium many-body system, a state that starts with greater symmetry breaking can restore symmetry faster than one that starts closer to symmetric. Theory has surged, but flexible experimental control has been scarce.

A team reports the observation and modulation of QME on a superconducting processor with an all-to-all connected, tunable-coupling architecture, which lets them dial interactions from short- to long-range and independently tune coupling regimes, on-site potentials and initial states. Symmetry restoration is quantified by the entanglement asymmetry (EA) — the relative entropy between a subsystem’s reduced density matrix and its symmetric projection — reconstructed via quantum state tomography. In strong short-range coupling, EA crossovers during quenches from tilted Néel states confirm QME; in intermediate coupling it is suppressed; and it re-emerges with on-site linear potentials or quenches from tilted ferromagnetic states, the latter robust against on-site disorder. The result demonstrates flexible, multi-parameter control of QME and opens uses in quantum information. Xu et al., published in Physical Review Letters.

古典的なムペンバ効果は、より熱い水がより冷たい水よりも速く凍り得るという意外な現象だ。その量子版量子ムペンバ効果（QME）も同じくらい反直観的で、非平衡の多体系では、最初に対称性の破れが大きい状態ほど、対称性を速く回復することがある。理論研究は急増しているが、実験で柔軟に制御した例は少なかった。

研究チームは、全結合・可変結合アーキテクチャの超伝導プロセッサでQMEの観測と制御を報告した。この構成では相互作用を短距離から長距離まで調整でき、結合の強さ・オンサイト電位・初期状態を独立に操作できる。対称性の回復は、量子状態トモグラフィで再構成したエンタングルメント非対称性（EA）——部分系の縮約密度行列とその対称化射影との相対エントロピー——で定量化する。強い短距離結合では傾いたネール状態からのクエンチでEAの逆転が現れQMEを確認、中間結合では抑制され、そして線形のオンサイト電位や傾いた強磁性状態からのクエンチで再出現——後者はオンサイトの乱れに対しても頑健だった。多数の可変パラメータでQMEを柔軟に制御できることを示し、量子情報への応用を開く成果で、XuらがPhysical Review Lettersに発表した。

🇯🇵 日本語で読む

Chiral magnons — the quanta of handed spin waves — carry spin angular momentum without the Joule heating that plagues charge currents. Altermagnets, the recently identified third class of magnetic order, were predicted to host chiral magnons through a non-relativistic exchange mechanism similar to ferromagnets but without any net magnetization, making them a stray-field-free platform for magnon spin currents. Directly proving the handed character of these magnons had, however, remained elusive.

Using polarized inelastic neutron scattering on the prototypical altermagnet MnTe (manganese telluride) — whose two opposite-spin Mn sublattices are related by a sixfold improper rotation — the team directly observed chiral magnons, resolving the two magnon branches of opposite handedness. Crucially, they showed the magnon chirality can be reversibly switched by an applied magnetic field, establishing controllable, functional altermagnetic magnonics. The work builds a robust foundation for stray-field-free, low-dissipation spin-current devices. Liu, Masuda et al., published in Physical Review Letters.

キラルマグノン——“利き手（カイラリティ）”を持つスピン波の量子——は、電荷電流につきもののジュール熱を伴わずにスピン角運動量を運ぶ。近年見いだされた第3の磁気秩序アルターマグネットは、強磁性体に似た非相対論的な交換相互作用によってキラルマグノンを持つと予言されていたが、正味の磁化はゼロであるため、漏れ磁場のないマグノン・スピン流の舞台となり得る。しかし、その“利き手”を直接実証することは長らく難しかった。

研究チームは、代表的なアルターマグネットMnTe（テルル化マンガン）——互いに逆向きスピンの2つのMn副格子が6回回反で結ばれる——に偏極中性子非弾性散乱を用い、逆向きのカイラリティを持つ2本のマグノン分枝を分離してキラルマグノンを直接観測した。さらに重要なことに、磁場でマグノンのカイラリティを可逆的にスイッチできることを示し、制御可能で機能的な“アルターマグネット・マグノニクス”を確立した。漏れ磁場がなく散逸の小さいスピン流デバイスに向けた確かな基盤となる。Liu・MasudaらがPhysical Review Lettersに発表した。

🇯🇵 日本語で読む

A Rydberg atom has one electron promoted to a very high orbit, giving it an enormous, delicate wavefunction. Controlling that wavefunction locally — not just the atom as a whole — would open new routes for quantum simulation and sensing, but the electron cloud is far larger than an ordinary laser focus, so it has been hard to reach inside it.

Homar Rivera-Rodríguez, Matthew T. Eiles, Tilman Pfau and Florian Meinert propose the local manipulation and spatiotemporal “sculpting” of the electronic matter wave of a Rydberg atom using a laser focused so tightly that its beam width is smaller than the Rydberg electron orbit. Computing the electronic eigenstates in such a sharply focused Gaussian beam, they find strong Rydberg state mixing that produces giant kilo-Debye dipole moments, which can be modulated at high bandwidth by the local tweezer intensity. Oscillations in the position-dependent level shifts — analogous to the wells that bind ultralong-range Rydberg molecules — allow eccentric radial trapping of the Rydberg electron via ponderomotive forces acting on the sub-orbit structure. The scheme turns the optical tweezer into a scalpel for the electron cloud itself. Published in Physical Review Letters, 1 July 2026.

リュードベリ原子は、電子の一つが非常に高い軌道に打ち上げられ、巨大で繊細な波動関数を持つ。この波動関数を——原子全体ではなく——局所的に制御できれば量子シミュレーションやセンシングの新手法が開けるが、電子雲は通常のレーザー集光よりはるかに大きく、その内側に入り込むのは難しかった。

Homar Rivera-Rodríguez、Matthew T. Eiles、Tilman Pfau、Florian Meinertのチームは、リュードベリ電子の軌道よりもビーム幅が小さいほど鋭く集光したレーザーで、リュードベリ原子の電子物質波を局所的・時空間的に“彫刻”することを提案した。鋭く集光したガウスビーム中の電子固有状態を計算すると、強いリュードベリ状態の混合が起こり、キロデバイ級の巨大な双極子モーメントが生じる。これはツイーザー強度で高帯域に変調できる。位置依存のエネルギー準位シフトの振動（超長距離リュードベリ分子を束縛するポテンシャルの井戸に類似）を利用すれば、ポンデロモーティブ力によるリュードベリ電子の偏心的な径方向トラップも可能になる。光ツイーザーを“電子雲を切るメス”に変える提案だ。Physical Review Letters、2026年7月1日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Scaling up a neutral-atom quantum computer means reading out the state of every atom quickly and gently. Atom arrays use fluorescence readout, but to avoid heating and atom loss the exposure must be short — and in the single-photon regime the “bright” and “dark” signal distributions overlap so badly that a simple brightness threshold fails.

Yaoting Zhou, Zhongxiao Xu, Li Chen, Heng Shen and colleagues (Shanxi University) report a neural-network-assisted Bayesian inference method for fluorescence readout in neutral-atom arrays. Their weakly anchored Bayesian scheme needs calibration of only one state, sidestepping the asymmetric-calibration problem common to many quantum platforms, and a permutation-invariant neural network compresses the Bayesian inference into a single forward pass for a 100-fold speedup. The method reaches relative readout fidelity above 99% and 98% even when the bright/dark histograms overlap by 61% and 72%, enabling reliable extraction of Rabi oscillations from very few photons. Published in Physical Review Letters, 30 June 2026.

中性原子量子コンピュータを大規模化するには、すべての原子の状態を高速かつ穏やかに読み出す必要がある。原子アレイは蛍光読み出しを用いるが、加熱や原子の損失を避けるには露光を短くする必要があり、光子１個レベルでは“明”と“暗”の信号分布が大きく重なり、単純な明るさのしきい値では判別できない。

Yaoting Zhou、Zhongxiao Xu、Li Chen、Heng Shenら（山西大学）は、中性原子アレイの蛍光読み出しにニューラルネットワーク支援のベイズ推定を導入した。この弱アンカー型ベイズ手法は単一の状態の校正だけで済み、多くの量子プラットフォームに共通の非対称な校正問題を回避する。さらに置換不変ニューラルネットがベイズ推定を１回の順伝搬に圧縮し、100倍の高速化を実現。明暗のヒストグラムが61％・72％も重なっても相対読み出し忠実度99％超・98％超を達成し、わずかな光子からラビ振動を確実に抽出できる。Physical Review Letters、2026年6月30日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

In clusters of only a few atoms, geometry and electronic structure are tightly intertwined, so the exact arrangement of atoms decides the cluster’s magnetism and reactivity. For transition metals like iron this is especially hard: many unpaired electrons give rise to numerous closely spaced spin and geometric isomers, and theory alone often makes contradictory predictions about the true ground state.

Kevin Anthony Kaw, Piero Ferrari, Ewald Janssens, Peter Lievens and colleagues (KU Leuven, with the HFML-FELIX laboratory in Nijmegen, the Netherlands) combine infrared multiple-photon dissociation spectroscopy — using a rare-gas “messenger” atom — with density-functional-theory calculations to conclusively assign the geometries and spin states of cationic iron clusters of 3 to 12 atoms. Because the vibrational spectra encode both structure and spin multiplicity, the method sharply reduces the uncertainties in spin magnetic moments that had been inferred indirectly from x-ray magnetic circular dichroism (XMCD), and it provides a stringent benchmark for theoretical predictions of transition-metal clusters. Published in Physical Review Letters, 1 July 2026, and highlighted as an APS Physics synopsis.

わずか数個の原子からなるクラスターでは、幾何構造と電子状態が強く結びついており、原子の並び方が磁性や反応性を左右する。とりわけ鉄などの遷移金属では難しく、多数の不対電子が接近したスピン・幾何異性体を生み、理論だけでは基底状態の予測がしばしば矛盾する。

Kevin Anthony Kaw、Piero Ferrari、Ewald Janssens、Peter Lievensら（ルーヴェン・カトリック大学、オランダ・ナイメーヘンのHFML-FELIX研究所と共同）は、希ガスの“メッセンジャー”原子を用いた赤外多光子解離分光と密度汎関数理論（DFT）計算を組み合わせ、3～12個の鉄原子からなるカチオン（陽イオン）クラスターの幾何構造とスピン状態を確定的に割り当てた。振動スペクトルには構造とスピン多重度の両方が刻まれているため、X線磁気円偏光二色性（XMCD）から間接的に推定されてきたスピン磁気モーメントの不確かさを大幅に削減し、遷移金属クラスターの理論予測を検証する厳密なベンチマークとなる。Physical Review Letters、2026年7月1日掲載（APS Physics誌のsynopsisで紹介）。

🇯🇵 日本語で読む

Eutectic solidification — how a molten alloy freezes into a fine two-phase composite — is a textbook example of pattern formation out of equilibrium and underpins the strength of many alloys. Its reverse, eutectic melting, has been studied far less, even though additive manufacturing repeatedly drives materials through partial melting and re-solidification cycles.

Rahul Nellissery Rajan, Sabine Bottin-Rousseau, Silvère Akamatsu and colleagues (Access e.V., Aachen, and Sorbonne Université / CNRS, Institut des Nanosciences de Paris) study the melting dynamics of a two-phase eutectic solid. Combining in situ thin-sample experiments on a transparent model alloy with two-dimensional phase-field simulations calibrated to the very same alloy, they follow directional melting in a temperature gradient. Depending on the melting velocity and the spacing of the pre-solidified lamellae, an unexpectedly rich diversity of melting patterns emerges, with good agreement between experiment and simulation — casting new light on the physical mechanisms that govern steady-state melting fronts and their transformations. Published in Physical Review Letters, 26 June 2026.

共晶凝固——溶けた合金が微細な二相複合組織へと凝固する現象——は、非平衡パターン形成の教科書的な例であり、多くの合金の強度を支える。だがその逆である共晶の溶解は、造形（アディティブ製造）が材料を何度も部分溶解・再凝固のサイクルにさらすにもかかわらず、これまではるかに研究が少なかった。

Rahul Nellissery Rajan、Sabine Bottin-Rousseau、Silvère Akamatsuら（アーヘンのAccess e.V.、およびソルボンヌ大学／CNRS・パリナノ科学研究所）は、二相共晶固体の溶解ダイナミクスを調べた。透明なモデル合金を用いたその場（in situ）薄試料実験と、同一合金に合わせて校正した2次元フェーズフィールドシミュレーションを組み合わせ、温度勾配中の一方向溶解を追跡。溶解速度とあらかじめ凝固した層状組織の間隔に応じて、予想外に豊かな溶解パターンが現れ、実験とシミュレーションがよく一致した。定常溶解フロントとその変化を支配する物理機構に新たな光を当てる。Physical Review Letters、2026年6月26日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Unidirectional guided resonances (UGRs) are optical modes in a photonic-crystal slab that radiate to one side only, without needing a mirror on the other — a topological polarization singularity in momentum space. Until now, though, only a handful of discrete UGRs could be realized at isolated points, limiting their use.

Zengping Su, Qinghua Song and colleagues demonstrate an unprecedented continuous ring of UGRs in a hexagonal bilayer cylinder array, whose formation is governed by isotropic interband coupling that ensures robust, azimuthally continuous unidirectional emission. By leveraging an in-plane inversion-symmetry-protected bound state in the continuum (BIC) at the Γ point, the continuous ring inherits the BIC’s topology, appearing as a phase vortex with a nontrivial topological charge. This combination of continuous unidirectionality and a global topological charge is a robust platform for devices such as vortex lasers whose emission is locked to a single direction. Published in Physical Review Letters, 1 July 2026.

一方向導波共鳴（UGR）は、フォトニック結晶スラブ内の光モードで、反対側に鏡を置かなくても片側にのみ放射する——運動量空間のトポロジカルな偏光特異点である。だがこれまでは、孤立した点で離散的なUGRをわずかに実現できるだけで、応用が限られていた。

Zengping Su、Qinghua Songらは、六方形の二層円柱アレイに、等方的なバンド間結合によって形成される前例のないUGRの連続リングを実現した。これにより、方位角に沿って頑健かつ連続な一方向放射が保証される。さらに、面内反転対称性に保護されたΓ点の連続コンティニュアム束縛状態（BIC）を利用することで、連続リングはBICのトポロジーを受け継ぎ、非自明なトポロジカル電荷を持つ位相渦として現れる。連続的な一方向性と大域的なトポロジカル電荷の組み合わせは、放射方向が一方向にロックされた光渦レーザーなどの頑健な基盤となる。Physical Review Letters、2026年7月1日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

With the release of the fourth LIGO–Virgo–KAGRA gravitational-wave catalog (GWTC-4), the population of merging binary black holes is coming into sharp focus. Sharan Banagiri, Eric Thrane & Paul D. Lasky (Monash University / OzGrav) report evidence for (at least) three subpopulations of merging black holes separated by their primary mass, while an independent analysis by Cailin Plunkett, Salvatore Vitale, Thomas Callister & Michael Zevin finds decisive evidence for a subpopulation of hierarchical mergers.

Different formation channels are expected to leave different fingerprints in the data, and the converging picture points to a distinct population of massive black-hole binaries built up through repeated (hierarchical) mergers — black holes that are themselves the products of earlier mergers. The result sharpens how gravitational-wave surveys can disentangle the astrophysical origins of black holes. Published in Physical Review Letters, 6 July 2026, with an accompanying commentary in APS’s Physics magazine.

LIGO・Virgo・KAGRAの第4回重力波カタログ（GWTC-4）の公開により、合体するブラックホール連星の集団像が鮮明になりつつある。Sharan Banagiri・Eric Thrane・Paul D. Lasky（モナシュ大学／OzGrav）が主星質量で分かれる（少なくとも）3つの部分集団の証拠を報告し、独立にCailin Plunkett・Salvatore Vitale・Thomas Callister・Michael Zevinが階層的合体に由来する部分集団の決定的な証拠を見いだした。

形成経路が異なればデータに異なる痕跡が残ると期待され、両者の収束する描像は、繰り返し合体（階層的合体）で培われた大質量ブラックホール連星の独立な集団——すなわち過去の合体の産物であるブラックホール——の存在を示唆する。重力波サーベイがブラックホールの天体物理的起源を切り分ける精度を高める成果である。Physical Review Letters、２０２６年７月６日掲載（Physics誌の解説付き）。

🇯🇵 日本語で読む

Gravitational-wave signals are usually analyzed under the vacuum hypothesis — assuming the astrophysical surroundings are negligible. But for low-frequency sources such as extreme mass-ratio inspirals (EMRIs), prime targets for the space detector LISA, that assumption may break down: EMRIs are expected to form, at least in part, in dense environments such as active galactic nuclei or dark-matter spikes and cores.

Because these environmental effects are highly uncertain, modeling them parametrically is hard. The authors instead propose a nonparametric self-consistency test: they check whether the vacuum parameters inferred from different portions of the same signal agree with one another. Statistically significant disagreement flags the presence of an environment — or a deviation from general relativity — without adding any new parameters or assumptions about the underlying physics. Published in Physical Review Letters, 7 July 2026.

重力波信号は通常、周囲の天体環境を無視できるとする真空仮説のもとで解析される。だが、宇宙重力波望遠鏡LISAの主要ターゲットである極小質量比インスパイラル（EMRI）のような低周波源では、この仮定が破綻しうる——EMRIは少なくとも一部が、活動銀河核や暗黒物質スパイク／コアなどの高密度環境で生まれると考えられている。

こうした環境効果は不確かさが大きく、パラメータでモデル化するのは難しい。そこで著者らは非パラメトリックな自己整合性検定を提案した。同じ信号の異なる区間から推定した真空パラメータが互いに一致するかを調べ、有意な不整合があれば、新たなパラメータを一切導入せずに環境効果（あるいは一般相対性理論からのずれ）の存在をあぶり出せる。Physical Review Letters、２０２６年７月７日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

The Kibble–Zurek mechanism (KZM) predicts that when a system is driven through a continuous phase transition at a finite rate, topological defects form spontaneously. Seong-Ho Shinn, Matteo Massaro, Mithun Thudiyangal & Adolfo del Campo propose that this same mechanism can generate spontaneous quantum turbulence (SQT) during Bose–Einstein condensation triggered by a thermal quench.

Using simulations of the stochastic projected Gross–Pitaevskii equation in two dimensions, they follow a newborn condensate becoming riddled with quantum vortices. The emerging turbulence obeys nonequilibrium universality: both Kibble–Zurek scaling and Kolmogorov scaling of the incompressible kinetic energy appear together, tying defect formation at a phase transition to the classic statistics of turbulence. Published in Physical Review Letters, 7 July 2026.

キブル＝ズレック機構（KZM）は、連続相転移を有限の速さで横切るとトポロジカル欠陥が自発的に生じると予測する。Seong-Ho Shinn・Matteo Massaro・Mithun Thudiyangal・Adolfo del Campoは、熱クエンチで引き起こされるボーズ＝アインシュタイン凝縮の途中で、この機構が自発的な量子乱流（SQT）を生み得ると提案した。

２次元の確率的射影グロス＝ピタエフスキー方程式のシミュレーションで、生まれたての凝縮体が量子渦で埋め尽くされていく様子を追った。現れる乱流は非平衡の普遍性に従い、非圧縮性運動エネルギーにキブル＝ズレックスケーリングとコルモゴロフスケーリングがともに現れる。相転移での欠陥形成と、古典的な乱流の統計とが結びついた。Physical Review Letters、２０２６年７月７日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Studies of entanglement dynamics have mostly started from simple product states. Here the authors ask what happens when the initial state is already entangled, and find surprisingly rich behavior across systems from many-body localization (MBL) to random quantum circuits.

Their central finding: in many nonergodic systems, the growth of entanglement entropy is nonmonotonic in the initial entanglement, peaking for moderately entangled starting states. To explain this, they split entanglement growth into two mechanisms — “build”, which creates new entanglement, and “move”, which redistributes existing entanglement. MBL dynamics turn out to be “move-dominated”, quantitatively matching a random-SWAP circuit of pure “move” dynamics. The framework unifies entanglement generation and transport. Published in Physical Review Letters, 7 July 2026.

エンタングルメントのダイナミクスは、多くが単純な直積状態から出発して調べられてきた。本研究は、初期状態がすでにもつれている場合を問い、多体局在（MBL）からランダム量子回路まで幅広い系で意外に豊かな振る舞いを見いだした。

中心的な発見は、多くの非エルゴード系でエントロピー成長が初期のもつれに対して非単調（中程度のもつれで最大）になることだ。これを説明するため、成長を新しいもつれを生む「build（生成）」と、既存のもつれを再配分する「move（移動）」の２機構に分解した。MBLは「move支配的」で、純粋な「move」であるランダムSWAP回路と定量的に一致した。エンタングルメントの生成と輸送を統一的に捉える枠組みである。Physical Review Letters、２０２６年７月７日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

João Costa, Pedro Ribeiro & Andrea De Luca analyze how different kinds of noise affect one-dimensional systems of noninteracting (free) fermions. In the strong-noise limit, they show — under mild assumptions — that the statistics of the fermionic correlation matrix converge, in the thermodynamic limit, to a universal form described by the quantum simple symmetric exclusion process (QSSEP).

For charge transport, QSSEP and every model in its universality class share the same large-deviation function for the transferred charge as the classical SSEP. A key ingredient is a gauge-like invariance in the choice of the bond where the current is measured, which lets them compute the cumulant-generating function exactly and establish an exact QSSEP–SSEP correspondence, backed by numerics. The upshot: a broad class of noisy free-fermion models has essentially classical transport. Published in Physical Review Letters, 7 July 2026.

João Costa・Pedro Ribeiro・Andrea De Lucaは、さまざまなノイズが１次元の相互作用のない（自由）フェルミオン系に与える影響を解析した。強ノイズ極限では、穏やかな仮定のもと、フェルミ相関行列の統計が熱力学的極限で量子単純対称排他過程（QSSEP）の普遍形に収束することを示した。

電荷輸送において、QSSEPとその普遍クラスに属する全モデルは、輸送電荷について古典的SSEPと同じ大偏差関数を共有する。鍵となるのは、電流を測るボンドの選び方に関するゲージ的不変性で、これによりキュムラント母関数を厳密に計算し、QSSEPとSSEPの完全な対応を数値計算とともに確立した。広いクラスのノイズあり自由フェルミオン模型の輸送は本質的に古典的だという。Physical Review Letters、２０２６年７月７日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Continuous-variable quantum systems underpin quantum computing, communication and sensing, yet wave functions and density matrices are often impractical to handle. The tomographic picture represents quantum states as ordinary classical probability distributions (tomograms) — convenient, but held back by a lack of robust estimators.

This Letter fills that gap with a nonparametric kernel quantum state estimation (KQSE) framework that reconstructs quantum states and their trace characteristics directly from noisy data, with no prior knowledge of the state. KQSE delivers the density matrix in various bases and trace quantities such as purity, higher moments, overlap and trace distance with near-optimal convergence. Published in Physical Review Letters, 7 July 2026.

連続変数の量子系は量子計算・通信・センシングの基盤だが、波動関数や密度行列は扱いにくいことが多い。トモグラフ表現は量子状態を普通の古典確率分布（トモグラム）として表す——便利だが、頑健な推定手法の不在が障壁だった。

本論文は、非パラメトリックなカーネル量子状態推定（KQSE）の枠組みでこのギャップを埋める。状態の事前知識なしに、ノイズのあるデータから直接量子状態とそのトレース量を再構成できる。さまざまな基底での密度行列に加え、純度・高次モーメント・重なり・トレース距離などを最適に近い収束で推定できる。Physical Review Letters、２０２６年７月７日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Julian Boesl, Yu-Jie Liu, Frank Pollmann & Michael Knap (TU Munich / MCQST / MIT) construct parametrized isometric tensor-network states — which they call “skeletons” — that let one explore phases of Abelian topological order and can be run directly on quantum processors.

The skeletons are stable, finite-correlation-length deformations of string-net fixed points, built by conserving virtual symmetries and imposing local isometry constraints. They connect distinct topological phases through a shared critical point, giving analytically tractable examples of phase transitions beyond anyon condensation. Mapping these 2D tensor networks onto 1D stochastic automata makes expectation values of generalized Pauli strings of arbitrary weight efficiently computable classically, so the states double as an organizing principle for topological order and a testbed for quantum hardware. Published in Physical Review Letters, 7 July 2026.

Julian Boesl・Yu-Jie Liu・Frank Pollmann・Michael Knap（ミュンヘン工科大／MCQST／MIT）は、アーベルトポロジカル秩序の相を探れ、量子プロセッサで直接実装できるパラメトリックな等長テンソルネットワーク状態——名づけて「骨格（skeleton）」——を構築した。

この骨格は、仮想対称性の保存と局所等長性の制約により作られる、ストリングネット不動点の安定な有限相関長変形である。異なるトポロジカル相を共有の臨界点を介してつなぎ、エニオン凝縮を超えた相転移の解析的に扱える例を与える。２次元テンソルネットワークを１次元の確率的オートマトンに写像することで、任意重みの一般化パウリ文字列の期待値を古典的に効率計算できる。トポロジカル秩序の整理原理と量子ハードウェアの検証台を兼ねる。Physical Review Letters、２０２６年７月７日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Quantum networks and repeaters are the backbone of future distributed quantum computing and long-distance quantum communication, and a key step is establishing heralded entanglement between remote nodes efficiently and with high fidelity. Here researchers experimentally demonstrate multimode-enhanced heralded entanglement between two trapped-ion network nodes.

By harnessing ten temporal photonic modes, they achieve a 4.59-fold speedup in ion–ion entanglement generation and an entanglement fidelity of 95.9% ± 1.5% across 1.2 km of optical fiber. Temporal multimoding is a practical route to accelerating remote entanglement distribution over the long fibers a real quantum network would need. Published in Physical Review Letters, 7 July 2026.

量子ネットワークと量子中継器は、将来の分散量子計算や長距離量子通信の基盤であり、遠隔ノード間のヘラルド付きもつれを高忠実度かつ効率的に作ることが鍵となる。本研究は、２つのトラップイオンネットワークノード間で多モード化したヘラルド付きもつれを実験的に実証した。

10の時間フォトンモードを活用することで、イオン間もつれの生成を4.59倍高速化し、1.2kmの光ファイバー越しに忠実度95.9%±1.5%を達成した。時間多モード化は、実際の量子ネットワークに必要な長いファイバー上で遠隔もつれ分配を加速する現実的な道である。Physical Review Letters、２０２６年７月７日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Cavity quantum electrodynamics (cQED) harnesses light–matter interaction to make nonclassical light, but a single cavity struggles to deliver Purcell enhancement and tailored wave-front control at the same time — the two demand conflicting resonators. The authors resolve this tension with geometric-phase metacavities: triggered single-photon emission from semiconductor quantum dots whose wave fronts are designed at will.

These monolithic devices are only 200 nm thick yet provide Purcell-enhanced emission together with spin–momentum-locked radiation, optical vortex beams and holographic patterns, set by the design. A meta-atom lattice supplies high-Q confinement, while spatially rotated elliptical holes outcouple photons in the desired state. The work merges metasurface wave-front shaping with cQED, pointing toward compact, multiplexed quantum-light sources. Published in Physical Review Letters, 7 July 2026.

キャビティ量子電磁力学（cQED）は光と物質の相互作用で非古典光を作るが、単一の共振器でPurcell増強と波面の自在な制御を同時に実現するのは難しい——両者は相反する共振器要件を要求する。著者らは幾何学的位相メタキャビティでこの困難を解消し、半導体量子ドットから波面を任意に設計した単光子をトリガー放出させた。

この一体型デバイスはわずか200nm厚ながら、Purcell増強とともに設計に応じてスピン＝運動量ロックした放射、光渦ビーム、ホログラムパターンを生む。メタ原子格子が高Q閉じ込めを与え、空間的に回転させた楕円孔が目的の状態で光子を取り出す。メタサーフェスの波面成形とcQEDを融合させ、小型で多重化可能な量子光源への道を示す。Physical Review Letters、２０２６年７月７日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

A quantum computer is like an orchestra whose instruments drift out of tune every few bars. Today’s machines must halt the computation and run dedicated calibration passes to retune — a costly interruption that gets worse as processors grow.

Google Quantum AI and Google DeepMind showed that this stop-and-retune cycle can be eliminated. Quantum error correction already produces a continuous stream of error-detection events as a by-product; a reinforcement learning agent can read that stream and steer the machine’s analog controls while error-correction cycles are running. On Google’s Willow superconducting processor the agent managed more than 1,000 control parameters — the settings that translate an abstract QEC circuit into actual control waveforms — achieving record logical error rates and markedly better resilience to drift. The approach exploits sparsity: each detector responds only to gates inside its own detecting region, so the problem decomposes into thousands of small overlapping sub-problems. In simulation this made convergence speed essentially independent of system size, out to distance-15 codes with roughly 40,000 parameters. Published in Nature on 8 July 2026, with 299 authors.

量子コンピュータは、数小節ごとに楽器の音程が狂ってしまうオーケストラのようなものだ。現在のマシンは調律のために計算そのものを止め、専用の校正（キャリブレーション）作業を走らせる必要がある。プロセッサが大きくなるほど、この中断は重くのしかかる。

Google Quantum AI と Google DeepMind は、この「止めて調律する」サイクルを取り除けることを示した。量子誤り訂正（QEC）は副産物としてエラー検出イベントの連続的な流れをすでに生み出している。強化学習エージェントにこの流れを読ませれば、誤り訂正サイクルを回したまま装置のアナログ制御を操作できる、というわけだ。Googleの超伝導プロセッサ「Willow」上で、エージェントは1,000個を超える制御パラメータ——抽象的なQEC回路を実際の制御波形へ翻訳する設定値——を管理し、論理エラー率の新記録と、ドリフト（環境の緩やかな変動）に対する大幅な耐性向上を達成した。鍵となるのは疎性（スパース性）だ。各検出器は自分の「検出領域」内のゲートにしか反応しないため、問題全体が数千個の小さな重なり合う部分問題に分解される。シミュレーションでは、これにより収束速度が系のサイズにほぼ依存しなくなり、符号距離15・約4万パラメータまでスケールした。Nature 2026年7月8日付、著者数299名。

🇯🇵 日本語で読む

Magnetic skyrmions — whirlpool-like twists in a material’s magnetic texture — usually pack into a hexagonal lattice, the most space-efficient arrangement, just like circular disks on a table. Such lattices can host defects, and while translational defects (dislocations) have been studied for years, isolated angular defects — disclinations, where a node has five or seven neighbors instead of six — have remained elusive because they are hard to create and stabilize on their own.

Thibaud Denneulin, Nikolai S. Kiselev, Vladyslav M. Kuchkin and Rafal E. Dunin-Borkowski (Forschungszentrum Jülich; University of Luxembourg) fabricated pentagon- and heptagon-shaped nanostructures of FeGe using focused-ion-beam milling, geometrically forcing the skyrmion lattice to accommodate a single fivefold or sevenfold disclination. They imaged the magnetic and elastic structure with Lorentz transmission electron microscopy and off-axis electron holography, and controlled the defect by strictly tuning the skyrmion population and the confining energy landscape. Isolating these angular defects gives a clean experimental platform for studying how skyrmion lattices deform and melt — important for skyrmion-based memory and logic devices. Published in Physical Review B, 7 July 2026; highlighted as a Physics Synopsis.

磁気スカーミオン（物質の磁化がつくる渦状のねじれ）は、円盤をテーブルに敷き詰めるときと同じく、もっとも空間効率のよい六角格子に並ぶのがふつうだ。この格子には欠陥が生じ得るが、並進欠陥（転位）は長年研究されてきた一方、角度欠陥であるディスクリネーション（節点の隣が６ではなく５個または７個になる欠陥）は、単独で作り安定化するのが難しく、ほとんど手つかずだった。

Thibaud Denneulin、Nikolai S. Kiselev、Vladyslav M. Kuchkin、Rafal E. Dunin-Borkowskiら（ユーリッヒ研究所／ルクセンブルク大学）は、集束イオンビーム加工で五角形・七角形に整形したFeGe（鉄ゲルマニウム）ナノ構造を作り、スカーミオン格子を幾何学的に強制して単一の５配位・７配位ディスクリネーションを収めた。ローレンツ透過電子顕微鏡とオフアクシス電子線ホログラフィーで磁気・弾性構造を可視化し、スカーミオンの個数と閉じ込めエネルギー地形を厳密に調整して欠陥を制御した。こうした角度欠陥を単離できたことで、スカーミオン格子がどう変形し“融解”するかを調べる清潔な実験基盤が得られる——スカーミオンを用いたメモリ・論理素子の開発にも重要だ。Physical Review B、２０２６年７月７日掲載。Physics誌のシノプシスに選出。

🇯🇵 日本語で読む

Physicists build quantum simulators by arranging individual neutral atoms in optical-tweezer arrays and orchestrating their interactions to mimic other quantum systems. But atoms only hold information while they stay coherent, which caps how many operations — and thus how complex a simulation — can fit in. Moving atoms faster would sidestep that limit.

Zheyuan Li (University of Illinois Urbana-Champaign) with Chris H. Greene, Kaden R. A. Hazzard, Zoe Z. Yan, Jacob P. Covey and colleagues propose a blueprint using metastable helium-3 — the lightest, and therefore fastest-moving, trappable atomic species. Because it is so light, inter-tweezer hopping can be ≳3× faster than in previous lithium-6 demonstrations. Crucially, their scheme encodes qubits both in the atoms’ positions and in their vibrational (motional) states: the large energy spacings between helium-3’s vibrational modes make it easy to address the intended mode without exciting others, enabling simulations of bosonic modes and fermionic lattice dynamics alike, plus potential routes to lattice gauge theories and quantum chemistry beyond the Born–Oppenheimer approximation. Published in PRX Quantum; highlighted as a Physics Synopsis.

物理学者は、光ピンセット（オプティカル・トゥイーザー）アレイに中性原子を１個ずつ並べ、相互作用を操って他の量子系を模擬する量子シミュレーターを作る。だが原子はコヒーレンスを保つ間しか情報を蓄えられず、実行できる操作数——ひいてはシミュレーションの複雑さ——に上限がかかる。原子をより速く動かせれば、この制約を回避できる。

Zheyuan Li（イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校）、Chris H. Greene、Kaden R. A. Hazzard、Zoe Z. Yan、Jacob P. Coveyらは、捕捉可能な原子種の中で最も軽く、したがって最も速く動く準安定ヘリウム3を用いる設計図を提案した。軽いおかげでピンセット間のホッピングを、従来のリチウム6の実証より約3倍以上速くできる。要点は、量子ビットを原子の位置と振動（運動）状態の両方に符号化する点だ。ヘリウム3の振動モードはエネルギー間隔が大きいため、目的のモードだけを他を励起せずに操作でき、ボソン的モードとフェルミオン格子ダイナミクスの双方を模擬できる。格子ゲージ理論や、ボルン・オッペンハイマー近似を超えた量子化学への道も開く。PRX Quantum掲載、Physics誌のシノプシスに選出。

🇯🇵 日本語で読む

Continuous-variable (CV) quantum microcombs generated in high-Q microresonators are compact, frequency-multiplexed sources of entangled light modes for integrated quantum information processing. On-chip Kerr-induced two-mode squeezing already exists, but making the squeezing uniform across many mode pairs at once has been a central obstacle.

The authors work out the conditions needed for spectrally uniform squeezing and then build a vacuum-state CV quantum microcomb by combining a resonator with an engineered single-family mode structure and optimized pump conditions. The device delivers 14 independent two-mode squeezed states across a 0.7 THz bandwidth, each showing more than 4 dB of raw squeezing (up to 4.3 dB). This uniform, scalable quantum resource is a key step toward integrated CV quantum technologies that beat classical noise limits — useful for measurement-based quantum computing and quantum networking. Published in Physical Review Letters, 7 July 2026.

高Qマイクロ共振器で生成する連続変数（CV）量子マイクロコムは、もつれた光モードを周波数多重で供給する小型光源で、集積量子情報処理の鍵となる。チップ上のカー効果による二モードスクイージングはすでに実現されているが、多数のモード対で同時に均一なスクイージングを得ることが大きな課題だった。

著者らはスペクトル一様なスクイージングに必要な条件を導き、単一モードファミリーを作り込んだ共振器と最適化したポンプ条件を組み合わせて、真空状態のCV量子マイクロコムを実験的に実現した。このデバイスは0.7THzの帯域にわたる14組の独立な二モードスクイーズド状態を生み、いずれも4dB超の生スクイージング（最大4.3dB）を示す。均一で拡張可能なこの量子リソースは、古典的な雑音限界を超える集積CV量子技術——測定型量子計算や量子ネットワーク——への重要な一歩だ。Physical Review Letters、２０２６年７月７日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Some deep theories of physics — notably the Wheeler–DeWitt equation of quantum gravity — describe the Universe as a single, timeless quantum state with no built-in clock. Yet we plainly experience time flowing from past to future. One way out is relational time: time isn’t external, but emerges from changes inside a system.

Giovanni Barontini (University of Birmingham) tests this idea in the lab with a well-isolated Bose–Einstein condensate of ~24,000 rubidium atoms, split by a thin optical barrier into an “observed” and an “unobserved” sector. He defines an entropic time from a coarse-grained entropy and shows it can robustly order events in the observed sector across repeated cycles of expansion and recollapse — a miniature “big bang” and “big crunch” followed for 120 ms in 2 ms snapshots. This internal time has a clear arrow, can speed up or slow down as entropy is redistributed, and even lets a version of the Schrödinger equation be written using entropic time instead of an external clock. It offers a laboratory testbed for the “problem of time” in quantum gravity and cosmology. Published in Physical Review Research (11 June 2026); coverage resurged in July 2026.

物理学の深い理論のいくつか——とくに量子重力のホイーラー＝ドウィット方程式——は、宇宙を内蔵の時計を持たない単一の“時間のない”量子状態として記述する。だが私たちは、時間が過去から未来へ流れるのを確かに経験する。この矛盾の一つの解決策が関係論的な時間だ——時間は外部にあるのではなく、系の内部の変化から創発する、という考えである。

Giovanni Barontini（バーミンガム大学）は、よく孤立させた約24,000個のルビジウム原子のボース・アインシュタイン凝縮体（BEC）を薄い光障壁で「観測される領域」と「観測されない領域」に分け、この考えを実験で検証した。粗視化したエントロピーからエントロピー時間を定義し、それが膨張と再収縮を繰り返す観測領域の出来事を頑健に順序づけられることを示した——ミニチュアの“ビッグバン”と“ビッグクランチ”を120ミリ秒にわたり2ミリ秒ごとに追跡している。この内部時間には明確な向き（時間の矢）があり、エントロピーの再配分に応じて速くも遅くもなり、さらに外部時計の代わりにエントロピー時間を用いてシュレディンガー方程式の一般化まで書ける。量子重力・宇宙論における「時間の問題」を実験室で検証する足場を与える成果だ。Physical Review Research掲載（２０２６年６月11日）、２０２６年７月に報道が再燃。

🇯🇵 日本語で読む

Fermi’s golden rule underpins an enormous share of modern physics and chemistry: it converts a hard-to-see microscopic quantity — a density of states or spectral function — into an easily measured transition rate. Its validity rests on three assumptions: a continuum of final states, an appropriate time window, and weak coupling. In simple models these are easy to check. In a strongly interacting many-body system they are not.

A team led by Nir Navon at Yale, with colleagues at the Joint Quantum Institute (NIST/University of Maryland), turned a homogeneous, strongly interacting spin-1/2 Fermi gas into a testbed. Driving it with a radio-frequency field and measuring the probability of transferring atoms into an outcoupled internal state, they mapped the full dynamical response diagram as a function of pulse duration t and drive strength. For weak drives three regimes appear in sequence: an early-time window where the transition probability grows as t², an intermediate window where the golden rule holds (probability growing linearly in t), and a long-time non-perturbative regime where it fails. Above a threshold coupling strength the golden-rule window disappears entirely and coherent Rabi oscillations take over. The result is effectively a practical “check your ingredients” chart for anyone interpreting a spectroscopy experiment. Nature Physics, 9 July 2026.

フェルミの黄金律（Fermi's golden rule）は、現代の物理学・化学の膨大な部分を支えている。見えにくい微視的な量——状態密度やスペクトル関数——を、測りやすい遷移レートへと翻訳してくれるからだ。その成立には三つの前提がある。終状態が連続的であること、適切な時間窓であること、そして結合が弱いこと。単純なモデルなら確認は容易だが、強く相互作用する多体系ではそうはいかない。

イェール大学のニル・ナヴォンらのチームは、合同量子研究所（JQI／NIST・メリーランド大学）と共同で、一様で強く相互作用するスピン1/2フェルミ気体を試験台にした。ラジオ波で駆動し、別の内部状態へ移る原子の割合（遷移確率）を測ることで、パルス長 t と駆動の強さを軸にした動的応答相図を丸ごと描き出したのだ。弱い駆動では三つの領域が順に現れる。遷移確率がt²で立ち上がる初期領域、黄金律が成り立つ（確率が t に比例する）中間領域、そして黄金律が破れる長時間の非摂動領域である。さらに結合の強さがある閾値を超えると、黄金律の窓そのものが消え、代わりにコヒーレントなラビ振動が支配するようになる。分光実験を解釈するすべての人にとっての、実用的な「材料チェック表」と言える成果だ。Nature Physics 2026年7月9日付。

🇯🇵 日本語で読む

Ultracold polar molecules are the ultimate quantum-gas building block: unlike atoms they carry a permanent electric dipole moment plus rich rotational and vibrational structure. But condensing them has been blocked for years by near-universal two-body collisional losses — molecules that get close enough to thermalize also get close enough to destroy each other, so evaporative cooling stalls.

A team at the Chinese University of Hong Kong (Dajun Wang) with the Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences (Tao Shi) solved this with dual microwave shielding: two microwave fields of different polarization, layered over the trapped molecules, keep colliding pairs apart while still leaving their long-range dipolar interaction adjustable. Starting from an optically trapped gas of ground-state sodium–rubidium (NaRb) molecules, they evaporated to quantum degeneracy and obtained condensates of about 500 molecules. Crucially, the same microwave dressing acts as a continuous interaction dial: turning it moves the system between a gas-phase condensate and a self-bound quantum droplet — a blob held together by its own dipolar attraction, which does not fly apart when the trap is switched off. The gas-to-droplet transition was identified from time-of-flight expansion. Nature Physics, 9 July 2026.

極低温の極性分子は、量子気体の究極の構成要素だ。原子と違い、永久電気双極子モーメントに加え、豊かな回転・振動の内部構造をもつ。しかしその凝縮は長年、ほぼ普遍的に起こる二体衝突損失に阻まれてきた。熱平衡化できるほど近づいた分子は、互いを壊せるほど近づいてもいる——だから蒸発冷却が途中で止まってしまうのだ。

香港中文大学（Dajun Wang）と中国科学院 理論物理研究所（Tao Shi）のチームは、二重マイクロ波シールドでこれを解決した。偏光の異なる2つのマイクロ波場を捕獲した分子に重ねてかけることで、衝突しようとする分子対を引き離しつつ、長距離の双極子相互作用は可変のまま残す。基底状態のナトリウム–ルビジウム（NaRb）分子の光トラップ気体から蒸発冷却を進め、約500個の分子からなる凝縮体を得た。さらに重要なのは、同じマイクロ波ドレッシングが連続可変の「相互作用のつまみ」として働くことだ。これを回すと、系は気体相の凝縮体と自己束縛型の「量子液滴」——自らの双極子引力だけでまとまり、トラップを切っても飛び散らない塊——との間を行き来する。気体から液滴への転移は飛行時間（TOF）膨張の測定から同定された。Nature Physics 2026年7月9日付。

🇯🇵 日本語で読む

Gigahertz-frequency mechanical oscillators are attractive quantum hardware — they are compact, they interface naturally with both microwaves and light, and a single phonon mode can store a qubit. What has held them back is decoherence of unknown origin.

Peter Rakich’s group at Yale combined non-invasive Brillouin laser spectroscopy with materials analysis on micro-fabricated high-overtone bulk acoustic-wave resonators (µHBARs) made of crystalline quartz, and identified the culprit: phonon–surface interactions. The likely causes are not the polished surface itself but what lies just beneath it — lattice distortion, subsurface damage left by conventional polishing, and a high concentration of elemental impurities near the surface. Stripping that compromised layer away with an optimized chemical-mechanical polishing process produced resonators with quality factors above 240 million at 12 GHz and phonon coherence times reaching the millisecond scale — long enough to make these devices credible long-lived solid-state quantum memories. A striking case of a quantum-technology bottleneck turning out to be a materials-processing problem. Nature Physics, July 2026.

ギガヘルツ帯の機械振動子は、量子ハードウェアとして魅力的だ。小型で、マイクロ波とも光とも自然に結合でき、たった1つのフォノンモードに量子ビットを蓄えられる。足を引っ張ってきたのは、原因不明のデコヒーレンスだった。

イェール大学のピーター・ラキッチらのグループは、非侵襲のブリルアン・レーザー分光と材料分析を組み合わせ、水晶（結晶石英）製の微細加工高次倍音バルク弾性波共振器（µHBAR）を調べ上げ、犯人を特定した。フォノンと表面の相互作用である。しかも問題は研磨された表面そのものではなく、そのすぐ下にあった——格子の歪み、従来の研磨が残した「表面下損傷（subsurface damage）」、そして表面近傍に高濃度で溜まった元素不純物だ。最適化した化学機械研磨（CMP）でこの傷んだ層を削り取ったところ、12GHzでQ値2億4,000万超、フォノンのコヒーレンス時間はミリ秒級に達した。これは長寿命の固体量子メモリとして十分に実用を狙える水準である。量子技術のボトルネックが、実は材料プロセスの問題だったという印象的な事例だ。Nature Physics 2026年7月。

🇯🇵 日本語で読む

An atomic nucleus is far more than protons and neutrons sitting still. Among its excited states, those with spin 0 and negative parity (0⁻) are special: they show the influence of the pion — the particle that mediates the nuclear force — unusually clearly, making them a kind of “peephole” into the deep structure of the nucleus. The trouble is that 0⁻ states are extremely hard to excite selectively, so data on them have been scarce.

A collaboration led by Masanori Dozono (Kyoto University), with RIKEN Nishina Center (Tomohiro Uesaka, Shin’ichiro Michimasa), the Center for Nuclear Study, University of Tokyo (Kentaro Yako) and RCNP, Osaka University (Shinsuke Ota), developed a new reaction they call the parity-transfer reaction. A ¹⁶O beam is fired at a ¹²C target; the projectile is converted into ¹⁶F in its 0⁻ ground state, which transfers a parity flip to the target and populates 0⁻ states in ¹²B. Because ¹⁶F lives for a vanishingly short time and immediately breaks up into ¹⁵O plus a proton, the team measured both fragments in coincidence with RIKEN’s SHARAQ spectrometer and reconstructed the ¹⁶F state after the fact — the trick that makes the whole scheme work. A known 0⁻ state in ¹²B near 9.3 MeV showed up cleanly, validating the method. Systematic studies of 0⁻ states now become possible, with applications including the nuclear matrix elements needed to extract the neutrino mass from double beta decay. Published in Progress of Theoretical and Experimental Physics on 30 June 2026; announced 9 July.

原子核は、陽子と中性子がじっとしているだけの存在ではない。その励起状態のうち、スピン0・パリティ負（0⁻）の状態は特別だ。核力を媒介するパイ中間子の性質が比較的はっきりと現れるため、原子核の深い構造を覗く「のぞき窓」のような役割を果たす。問題は、0⁻状態を選択的に励起するのが極めて難しく、これまでデータが乏しかったことだった。

堂園昌伯助教（京都大学、研究当時は東京大学原子核科学研究センター特任助教）を中心に、理化学研究所 仁科加速器科学研究センター（上坂友洋 部長、道正新一郎 チームリーダー）、東京大学 原子核科学研究センター（矢向謙太郎 准教授）、大阪大学 核物理研究センター（大田晋輔 教授）らの共同研究グループは、「パリティ移行核反応」と呼ぶ新しい反応を開発した。¹⁶Oビームを¹²C標的に照射すると、入射核が0⁻の基底状態をもつ¹⁶Fへ変わり、その際にパリティの反転が標的に「受け渡され」、¹²Bの0⁻状態が励起される。ただし¹⁶Fは極端に短命で、ただちに¹⁵Oと陽子へ崩壊してしまう。そこで両者を理研のSHARAQスペクトロメータで同時測定し、反応直後の¹⁶Fの状態を事後的に再構成する——この一手が、仕組み全体を成立させている。測定の結果、¹²Bの約9.3MeVに既知の0⁻状態が明瞭に現れ、手法の有効性が実証された。今後は0⁻状態の系統的研究が可能になり、二重ベータ崩壊からニュートリノ質量を引き出すために必要な核行列要素の研究などへの応用が期待される。Progress of Theoretical and Experimental Physicsに2026年6月30日付で掲載、7月9日発表。

🇯🇵 日本語で読む

Since 2013, a rare decay — a neutral B⁰ meson transforming into an excited kaon (K*⁰) plus a muon–antimuon pair (μ⁺μ⁻) — has repeatedly refused to match Standard Model predictions. Small enough at first to look like a fluctuation, the pattern of discrepancies has grown into one of the most tantalizing hints of physics beyond the Standard Model.

The LHCb Collaboration at CERN now reports its most comprehensive analysis of this “electroweak penguin” decay to date, based on roughly 650 billion B-meson decays recorded between 2011 and 2018. The result shows a tension of four standard deviations (4σ) with the Standard Model. That is not yet the 5σ threshold for a discovery, but it sharpens a decade-old anomaly considerably. LHCb has since recorded three times as many B mesons, and future LHC upgrades in the 2030s aim for a dataset ~15× larger still — enough to settle whether this is new physics or a subtle theory/measurement effect. Published in Physical Review Letters (Editors’ Suggestion) with an accompanying Physics Viewpoint.

2013年以来、ある稀な崩壊——中性のB⁰中間子が励起K中間子（K*⁰）とミュー粒子・反ミュー粒子の対（μ⁺μ⁻）に変わる過程——が、標準模型の予測に何度も合わない状態が続いてきた。当初は統計的なゆらぎと見なせる程度だったが、ずれのパターンはデータが増えるたびに大きくなり、標準模型を超える新物理の最も魅力的なヒントの一つに育った。

CERNのLHCb実験は今回、この「電弱ペンギン崩壊」についてこれまでで最も包括的な解析を発表した。2011〜2018年に記録した約6,500億個のB中間子崩壊を精査した結果、標準模型との間に4標準偏差（4σ）の張力（ずれ）が確認された。発見の基準とされる5σにはまだ届かないが、10年来のアノマリーを大きく先鋭化させた。LHCbはその後さらに3倍のB中間子を蓄積しており、2030年代のLHC改良では約15倍規模のデータを狙う——これが新物理なのか、理論・測定の微妙な効果なのかを決着させられる見込みだ。Physical Review Letters（Editors' Suggestion）掲載、Physics誌のViewpoint付き。

🇯🇵 日本語で読む

Most black holes detected via gravitational waves are thought to be “first generation,” born from single collapsing stars. But in dense environments — star clusters, AGN disks — remnants can pair up and merge again, producing hierarchical (repeated) mergers that populate the pair-instability mass gap expected around 45–120 solar masses. Several independent analyses of the fourth LIGO–Virgo–KAGRA catalog, GWTC-4, are now converging on evidence for exactly such a subpopulation.

Cailin Plunkett, Salvatore Vitale, Thomas Callister and Michael Zevin (the SPINS collaboration — MIT, Williams College, Adler Planetarium and others) introduce an astrophysically motivated model in the joint space of effective-inspiral and precessing spins — the spin signatures expected for higher-generation black holes. They find decisive evidence for a population transition above ~45 M_☉, matching the anticipated onset of the pair-instability gap, plus a peak in the hierarchical merger rate near ~15 M_☉. Companion papers (Banagiri, Thrane & Lasky, who find three subpopulations separated by primary mass; Li, Wang, Tang & Fan on AGN-disk mergers) find consistent mass-dependent spin substructure, suggesting contributions from both metal-rich and metal-poor star clusters. Published across Physical Review Letters vol. 137, iss. 2 (10 July 2026) with a Physics Viewpoint.

重力波で検出されるブラックホールの多くは、単一の星の重力崩壊から生まれた「第一世代」と考えられている。だが星団や活動銀河核（AGN）円盤のような密な環境では、合体後の残骸どうしが再び対を組んで合体し、階層的（繰り返し）合体が起こる。これは約45〜120太陽質量に予想される対不安定性の質量ギャップを埋め得る。LIGO・Virgo・KAGRAの第4期カタログGWTC-4を複数チームが独立に解析した結果、まさにそうした亜集団の存在へと結論が収束しつつある。

Cailin Plunkett、Salvatore Vitale、Thomas Callister、Michael Zevin（SPINSコラボレーション：MIT・ウィリアムズ大ほか）は、高世代ブラックホールに期待される有効インスパイラルスピンとプレセッションスピンの同時空間で天体物理的に動機づけられたモデルを導入。約45太陽質量を境に集団がほぼ完全に階層的へ移行する“決定的証拠”を——対不安定性ギャップの予想開始位置と一致——見いだし、さらに階層的合体率が約15太陽質量付近でピークを持つことも示した。関連論文（主星質量で3つの亜集団を見いだしたBanagiri・Thrane・Lasky〈モナシュ大／OzGrav〉、AGN円盤合体のLi・Wang・Tang・Fanら）も質量依存のスピン内部構造を一貫して見いだし、金属量の高い星団と低い星団の双方が寄与すると示唆する。Physical Review Letters 第137巻第2号（２０２６年７月10日）に掲載、Physics誌のViewpoint付き。

🇯🇵 日本語で読む

The final state of a binary black hole merger is predicted very precisely by numerical relativity — but at the cost of solving Einstein’s equations on supercomputers. Might a simple thermodynamic principle select the remnant instead? Just as maximizing entropy predicts the outcome when two gases mix, without tracking every molecule.

Monica Rincon-Ramirez, Nathan K. Johnson-McDaniel, Eugenio Bianchi, Ish Gupta, Vaishak Prasad and B. S. Sathyaprakash (Penn State’s Institute for Gravitation and the Cosmos, and collaborators) use post-Newtonian relations between a quasi-circular, non-spinning binary’s mass M (including binding energy) and angular momentum J. Mapping the instantaneous M and J onto a hypothetical Kerr black hole, they find its entropy reaches a maximum during the inspiral — and that maximum sits strikingly close to the actual remnant predicted by numerical relativity — the entropy differing by only about 0.61% across 62 non-spinning simulations in the SXS catalog. The authors propose an entropy-maximization conjecture: thermodynamic principles may govern which black hole a merger settles into. Published in Physical Review Letters, 7 July 2026.

連星ブラックホールの合体の最終状態は、数値相対論によって非常に精密に予測できる——ただしスーパーコンピュータでアインシュタイン方程式を解く必要がある。もっと単純な熱力学原理が残骸を選んでいるのではないか？ ちょうど2つの気体が混ざるとき、分子を一つひとつ追わなくてもエントロピー最大化で結果が分かるように。

Monica Rincon-Ramirez、Nathan K. Johnson-McDaniel、Eugenio Bianchi、Ish Gupta、Vaishak Prasad、B. S. Sathyaprakashら（ペンシルベニア州立大学「重力と宇宙研究所」ほか）は、準円軌道で非スピンの連星について、質量M（束縛エネルギーを含む）と角運動量Jのポスト・ニュートン関係を用いた。その瞬間のMとJを仮想的なカー・ブラックホールに写像すると、インスパイラルの途中でエントロピーが極大に達し、その極大が数値相対論の予測する実際の残骸に驚くほど近い——SXSカタログの非スピン62例で、極大エントロピーと最終状態のエントロピー差は約0.61%にとどまった。著者らは、熱力学原理が合体後にどのブラックホールへ落ち着くかを支配するというエントロピー最大化予想を提唱している。Physical Review Letters、２０２６年７月７日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Gravitational waves in the hard-to-reach deci-hertz band (roughly 0.1–1 Hz) carry unique signatures of the early Universe and merging compact objects, yet sit beyond today’s observatories. An old idea is to use the Moon itself as a giant resonant detector: a passing wave makes the whole Moon ring, and seismometers could pick that up. The catch is that the Moon’s rugged surface and lumpy interior make its response hard to model accurately.

Two companion papers tackle this. Lei Zhang and colleagues build the first high-resolution 2D model of the lunar gravitational-wave response, combining high-fidelity spectral-element simulations with normal-mode perturbation theory and resolving topography down to a 2 km grid — using real data from NASA’s LOLA (laser altimeter) and GRAIL (gravity) missions. They find that the Moon’s thick crust amplifies deci-hertz signals. In the companion work, Han Yan and Jan Harms flip the problem into “gravitational-wave tomography”: if the incoming wave’s amplitude is known from Earth-based detectors, measuring the Moon’s seismic response could constrain its internal structure. Together they strengthen the case for future Moon-based gravitational-wave detectors. Published in Physical Review Letters, 9 July 2026.

観測が難しいデシヘルツ帯（およそ0.1〜1Hz）の重力波は、初期宇宙やコンパクト天体の合体に固有の情報を運ぶが、現在の観測装置の感度の外にある。古くからの発想が、月そのものを巨大な共鳴型検出器として使うというものだ——重力波が通過すると月全体が“鳴り”、地震計でそれを捉えられる。難点は、月の起伏に富む表面と不均質な内部のせいで、その応答を正確にモデル化するのが難しいことだった。

2本の関連論文がこれに挑んだ。Lei Zhangらは、高精度なスペクトル要素シミュレーションとノーマルモード摂動論を組み合わせ、地形を2km格子まで分解した月の重力波応答の初の高分解能2次元モデルを構築した——NASAのLOLA（レーザー高度計）とGRAIL（重力）ミッションの実データを使用している。その結果、厚い月の地殻がデシヘルツ帯の信号を増幅することを示した。関連研究でHan YanとJan Harmsは、この問題を逆転させて「重力波トモグラフィー」を提案する——入射する重力波の振幅を地上検出器から独立に把握できれば、月の地震応答を測ることで月の内部構造を制約できる。両者は、将来の月面重力波検出器の実現性を大きく後押しする。Physical Review Letters、２０２６年７月９日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

A laser–plasma accelerator can sustain electric fields orders of magnitude stronger than a conventional radio-frequency cavity, which is why people talk about metre-scale machines reaching 100 GeV — energies that took CERN’s Large Electron–Positron collider kilometres of tunnel. The obstacle is dephasing: the plasma wave is driven by a laser pulse that travels slightly slower than light in the plasma, while the electrons it accelerates move at essentially the speed of light. Sooner or later the electrons outrun the accelerating field and start being decelerated.

Researchers at the Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester, led by Charlie Arrowsmith with K. G. Miller and Dustin Froula, removed that ceiling using a flying focus — a specially structured pulse whose focal point sweeps along the accelerator axis at the vacuum speed of light, even though the pulse itself does not. The plasma wave then keeps pace with the electrons indefinitely. In experiments on the MTW-OPAL laser system, electrons gained more than twice the energy predicted by the traditional dephasing limit over the same distance. The team’s stated next goal, on the future NSF OPAL facility, is a single-stage 100 GeV beam in a metre of plasma. Nature Physics, July 2026.

レーザープラズマ加速器は、従来の高周波空洞より桁違いに強い電場を保持できる。だからこそ「1メートル級の装置で100GeV」——CERNの大型電子・陽電子衝突型加速器（LEP）が何キロものトンネルを要した領域——が語られてきた。障壁は「デフェージング（位相ずれ）」だ。プラズマ波を駆動するレーザーパルスはプラズマ中で光速よりわずかに遅く進むのに対し、加速される電子はほぼ光速で走る。やがて電子は加速電場を追い越し、逆に減速され始めてしまう。

ロチェスター大学 レーザーエネルギー学研究所（LLE）のチャーリー・アロースミス、K・G・ミラー、ダスティン・フロウラらの研究チームは、「フライングフォーカス」でこの天井を取り払った。特殊に構造化したパルスを使い、パルス自体は光速で進まなくても、その焦点だけが加速器軸に沿って真空中の光速で掃引されるようにする手法だ。こうすればプラズマ波は電子といつまでも歩調を合わせられる。MTW-OPALレーザーシステムでの実験で、同じ加速距離に対して従来のデフェージング限界が予測する値の2倍を超えるエネルギーを電子が獲得した。チームが次に掲げる目標は、建設中のNSF OPAL施設で1メートルのプラズマから単段100GeV電子ビームを得ることだという。Nature Physics 2026年7月。

🇯🇵 日本語で読む

If you want to switch superconductivity off in a small region of a circuit, the standard tool is a ferromagnet: its exchange field breaks Cooper pairs. But ferromagnets bring baggage — magnetic hysteresis, stray fields that disturb neighbouring elements, and sensitivity to external magnetic fields. In a densely packed quantum circuit that is a serious liability.

A team led by Tomoteru Fukumura at Tohoku University grew bilayers of two simple rocksalt oxides by pulsed laser deposition: lanthanum monoxide (LaO), a superconductor, capped with cerium monoxide (CeO), a non-magnetic heavy-fermion material. They found that CeO exerts an exceptionally strong pair-breaking proximity effect on the adjacent LaO despite having no ferromagnetism at all. A few nanometres of CeO fully suppress superconductivity in LaO layers up to 20 nm thick. Because nothing magnetic is involved, the junction is insensitive to magnetic history and to external fields, and it does not disturb neighbouring devices — which makes it attractive as a way to turn superconductivity off in one specific area of a superconducting micro/nano-device, a high-density quantum circuit, or a quantum-computer platform. ACS Nano, 10 July 2026.

回路の一部分だけ超伝導をオフにしたいとき、定番の道具は強磁性体だ。その交換磁場がクーパー対を壊してくれる。しかし強磁性体には厄介な副作用がついてくる——磁化のヒステリシス、隣の素子を乱す漏れ磁場、そして外部磁場への敏感さ。高密度に集積した量子回路では、これは深刻な弱点になる。

東北大学の福村知昭教授らの研究チームは、パルスレーザー堆積法（PLD）で2種類の単純な岩塩構造酸化物の二層膜を作製した。超伝導体である一酸化ランタン（LaO）の上に、非磁性の重い電子系である一酸化セリウム（CeO）を積む構造だ。その結果、強磁性をまったく持たないCeOが、隣接するLaOに対してきわめて強力な「対破壊近接効果」を及ぼすことが分かった。数ナノメートルのCeO層で、最大20nm厚のLaOの超伝導を完全に抑制できるという。磁性が一切関与しないため、この接合は磁化の履歴にも外部磁場にも左右されず、周囲の素子に悪影響も与えない。超伝導マイクロ・ナノデバイスや高集積量子回路、量子コンピュータのプラットフォームにおいて、「特定領域だけ超伝導をオフにする」精密制御の新しい設計指針となる。ACS Nano 2026年7月10日付。

🇯🇵 日本語で読む

Atom interferometers are among the most sensitive quantum sensors, and in the persistent microgravity of orbit their free-fall (interrogation) times can be extended far beyond what gravity allows on Earth — promising sharper tests of fundamental physics, navigation and Earth observation. The catch is that a spacecraft vibrates, and those vibrations normally swamp the delicate matter-wave signal.

An international consortium — including the Theoretical Quantum Optics group of Enno Giese (TU Darmstadt), with Matthias Meister, Naceur Gaaloul, Nicholas P. Bigelow and colleagues — ran a differential Bose–Einstein-condensate interferometer in NASA’s Cold Atom Lab (CAL) aboard the International Space Station. By comparing two spatially separated Mach–Zehnder interferometers made of condensed rubidium atoms, common noise such as laser-phase and vibrational noise cancels out, so the device measures magnetic fields precisely even under ISS conditions. The same sequences let the team infer curvatures of the magnetic field, and comparing magnetically sensitive versus insensitive atomic states confirmed the measured forces were genuinely magnetic. It is the first demonstration of space-based magnetometry with a condensate interferometer, a milestone toward orbital quantum sensors for geophysics and searches for physics beyond the Standard Model. Published in Nature Communications, 11 July 2026.

原子干渉計は最も高感度な量子センサーの一つで、軌道上の持続的な微小重力では自由落下（干渉）時間を地上よりはるかに延ばせる。基礎物理の精密検証・航法・地球観測での飛躍が期待される。難点は、宇宙機が振動することで、その振動が繊細な物質波信号を通常はかき消してしまう点だった。

Matthias Meister・Naceur Gaaloul・Nicholas P. Bigelowらの国際共同チーム——Enno Giese（ダルムシュタット工科大）率いる理論量子光学グループも参加——は、国際宇宙ステーション上のNASA冷却原子研究所（CAL）で差動ボース・アインシュタイン凝縮体干渉計を運用した。凝縮したルビジウム原子でつくった空間的に離れた2つのマッハ・ツェンダー干渉計を比較すると、レーザー位相雑音や振動雑音といった共通雑音が相殺され、ISSの条件下でも磁場を高精度に測定できる。同じシーケンスで磁場の曲率も推定し、磁気感受性のある状態と無い状態を比べることで、測定された力が確かに磁気起源であることを確認した。凝縮体干渉計による宇宙磁力計測の世界初の実証であり、地球物理や標準模型を超える新物理の探索へ向けた軌道上量子センサーのマイルストーンとなる。Nature Communications、2026年7月11日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Twisted graphene multilayers host a zoo of strongly correlated phases — superconductivity, correlated insulators, magnetism — but how these signatures relate to one another, and to the underlying ground states, has stayed murky. Do superconductivity and the insulating states share a common microscopic origin, or are they distinct?

Jesse C. Hoke, Benjamin E. Feldman and colleagues (Stanford University) attacked the question by correlating local thermodynamic and transport measurements in a single twisted trilayer graphene device with unequal angles and flat bands. Using a scanning single-electron transistor to map the inverse electronic compressibility while simultaneously tracking transport, they find that gapped correlated-insulator states and asymmetric oscillations in the inverse compressibility both show pronounced electron–hole asymmetry, with distinct “magic” angles for the conduction and valence bands. Crucially, superconductivity coincides with the characteristic compressibility oscillations, yet remains independent of the correlated insulating phases. The work cleanly separates which signatures of strong interactions are tied to superconductivity and which are not, sharpening the picture of unconventional pairing in moiré graphene. Published in Nature Nanotechnology.

ねじれた多層グラフェンは、超伝導・相関絶縁体・磁性など強相関相の宝庫だが、これらの実験的シグネチャが互いに、また基底状態にどう結びつくのかは曖昧なままだった。超伝導と絶縁体状態は共通の微視的起源を持つのか、それとも別物なのか。

Jesse C. Hoke・Benjamin E. Feldmanら（スタンフォード大学）は、角度が不均等でフラットバンドを持つ1台のねじれ三層グラフェン素子で、局所的な熱力学測定と輸送測定を相関させてこの問いに挑んだ。走査型単電子トランジスタで逆電子圧縮率をマッピングしつつ同時に輸送を追跡すると、ギャップを持つ相関絶縁体状態と逆圧縮率の非対称な振動のどちらもが顕著な電子・正孔非対称性を示し、伝導帯と価電子帯で別々の“マジック角”を持つことがわかった。決定的なのは、超伝導が特徴的な圧縮率振動と一致する一方で、相関絶縁体相からは独立している点だ。強相関のどのシグネチャが超伝導と結びつき、どれが結びつかないのかを明快に切り分け、モアレ・グラフェンにおける非従来型対形成の描像を鋭くした。Nature Nanotechnologyに掲載。

🇯🇵 日本語で読む

More than half a century ago, Roger Penrose proposed that energy could be extracted from a spinning black hole: a particle entering the ergosphere splits, one fragment falls in and the other escapes with more energy than it arrived with. Yakov Zel’dovich soon extended the idea to waves — a wave hitting a fast enough rotating body should be amplified. This rotational super-radiance had been seen in the lab only with physically spinning objects (a water vortex in 2017, an acoustic disc in 2020), which caps how fast the rotation can be.

Hadiseh Nasari, Hady Moussa, Yoshiaki Kasahara, Arno Thielens and Andrea Alù (Advanced Science Research Center, CUNY Graduate Center) instead built a stationary ring of radio-frequency resonators whose electromagnetic properties are modulated in space and time, so that to an incoming wave the ring appears to rotate. This synthetic rotation is not limited by mechanical strength — the modulation pattern can even sweep round faster than light without anything material moving that fast. Electromagnetic waves carrying the right angular momentum drew energy from the synthetic rotation and emerged amplified, over a broad band and selectively by mode. The authors are careful that the device is not a one-to-one mechanical analogue of Penrose’s scenario, but it is driven by the same thermodynamic logic, and notably the analysis shows that loss helps rather than hinders the effect. Published in Nature on 8 July 2026; broad coverage followed around 11–12 July.

半世紀余り前、ロジャー・ペンローズは回転するブラックホールからエネルギーを取り出せると提案した。エルゴ領域に入った粒子が二つに分裂し、一方が落ち込む一方で、もう一方は入ってきたときよりも大きなエネルギーを持って脱出する。ほどなくヤコフ・ゼルドビッチがこれを波に拡張し、十分速く回る物体に当たった波は増幅されると予言した。この回転スーパーラジアンスはこれまで、実際に回転する物体（2017年の水の渦、2020年の音響ディスク）でしか実証されておらず、回転速度には固い上限があった。

Hadiseh Nasari、Hady Moussa、Yoshiaki Kasahara、Arno Thielens、Andrea Alùら（ニューヨーク市立大学大学院・先端科学研究センター CUNY ASRC）は、全く回転しない電磁共振器のリングを作り、その電磁特性を空間と時間で変調した。入射する波から見ると、リングは回転しているように見える。この合成回転は材料強度の制限を受けず、変調パターンは実体が動かないまま光速を超えても周回できる（物体がその速さで動くわけではないので物理法則に反しない）。適切な角運動量を持つ電磁波はこの合成回転からエネルギーを引き出し、広帯域かつモード選択的に増幅された。著者らはこの装置がペンローズのシナリオの1対1の力学的アナログではないと断っているが、背後の熱力学的論理は同じであり、さらに損失（ロス）が効果を妨げるどころか助けることも示された。Natureに2026年7月8日掲載、7月11〜12日に広く報道された。

🇯🇵 日本語で読む

The humble diffusion equation (Fick’s law) is a workhorse of physics, yet in relativistic hydrodynamics it is a textbook villain: because it is parabolic, its Green function has Gaussian tails reaching to infinity (apparent instantaneous propagation), and under a Lorentz boost it develops exponentially growing modes, making the boosted problem unstable and ill-posed. The standard reading is that diffusion is fundamentally incompatible with special relativity, prompting decades of “fixes” that replace it with hyperbolic equations.

Lorenzo Gavassino (Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, University of Cambridge) argues this reading is simply wrong. He proves that any smooth, sufficiently localized solution of the diffusion equation is the particle density of an exact solution of the relativistic Vlasov–Fokker–Planck (VFP) equation — establishing a causal, stable and thermodynamically consistent relativistic kinetic theory whose hydrodynamic sector is governed exactly by diffusion at all wavelengths. The notorious unstable modes, he shows, live outside the space of solutions that embed into kinetic theory, so their existence does not signal any failure of diffusion; and apparent causality violations vanish once “signals” are defined via the underlying microscopic data. The result rehabilitates the simplest dissipative equation in a fully relativistic setting. Published in Physical Review Letters, 8 July 2026.

素朴な拡散方程式（フィックの法則）は物理学の主力だが、相対論的流体力学では“教科書的な悪役”だった。放物型ゆえにグリーン関数のガウス裾が無限遠まで届き（見かけ上の瞬時伝播）、ローレンツ変換すると指数的に増大するモードが現れて、変換後の初期値問題が不安定で悪条件になる。定説では、拡散は特殊相対論と根本的に相容れないとされ、これを双曲型方程式に置き換える“修正版”が何十年も作られてきた。

Lorenzo Gavassino（ケンブリッジ大学 応用数学・理論物理学科／DAMTP）は、この読みが端的に誤りだと論じる。彼は、なめらかで十分に局在した拡散方程式の解はすべて、相対論的ヴラソフ＝フォッカー＝プランク（VFP）方程式の厳密解の粒子密度になっていることを証明した。これにより、因果的・安定・熱力学的に整合する相対論的運動論が存在し、その流体力学セクターがあらゆる波長で厳密に拡散に従うことが示される。悪名高い不安定モードは、運動論に埋め込める解の空間の外側にあり、その存在は拡散のモデルとしての破綻を意味しない。また因果律の見かけ上の破れも、“信号”を背後の微視的データで定義し直せば消える。最も単純な散逸方程式を、完全に相対論的な設定で名誉回復した成果だ。Physical Review Letters、2026年7月8日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Massive objects in spatial superposition could probe the elusive interface between quantum mechanics and gravity, and cold-atom interferometers are a promising platform thanks to long matter-wave coherence and fine control. But generating such superpositions beyond a single atom has been hard: heavier objects should tunnel exponentially less, so mass and quantum coherence seem to work against each other.

Han Zhang, Yong-Kui Wang, Yi Zheng, Hai-Tao Bai and Bing Yang (Southern University of Science and Technology, Shenzhen) report the scalable creation of high-mass spatial entanglement via quantum tunneling of ultracold atoms in an optical superlattice split into double-well units. When seven atoms bind together, the cluster tunnels as a single composite object of mass 608 amu through a barrier much higher than its kinetic energy, generating a spatially distributed Schrödinger cat state. By fully controlling the model parameters they enter a regime where the tunneling strength is nearly independent of mass, sidestepping the usual suppression, and they build an interferometer to certify the entanglement and perform quantum-enhanced measurements. The approach opens a scalable route toward ever more massive superpositions relevant to laboratory tests of quantum gravity. Published in Nature Physics (11 May 2026); highlighted in a July 2026 News & Views.

質量を持つ物体の空間的重ね合わせは、捉えどころのない量子力学と重力の境界を探る手がかりになりうる。物質波の長いコヒーレンスと精密制御ゆえ、冷却原子干渉計は有望な舞台だ。だが単一原子を超える重ね合わせの生成は難しかった。重い物体ほどトンネリング確率が指数的に下がるため、質量と量子コヒーレンスが相反するように見えるからだ。

Han Zhang・Yong-Kui Wang・Yi Zheng・Hai-Tao Bai・Bing Yang（南方科技大学／深圳）は、二重井戸ユニットに分けた光超格子中の超冷却原子を量子トンネリングで大質量の空間もつれを拡張的に生成したと報告した。7個の原子が束縛し合うと、そのクラスターは質量608 amuの単一の合体物体として、運動エネルギーよりずっと高い障壁をトンネルし、空間的に分布したシュレディンガーの猫状態を生む。モデルのパラメータを完全に制御することで、トンネリングの強さが質量にほとんど依存しない領域に入り、通常の抑制を回避。さらに干渉計を組んでもつれを実証し、量子強化測定を行った。実験室での量子重力検証につながる、より大質量の重ね合わせへの拡張可能な道を開く成果だ。Nature Physicsに掲載（2026年5月11日）。2026年7月のNews & Viewsで特集された。

🇯🇵 日本語で読む

A lawn sprinkler spins because water jets out of its curved arms — a rotating rocket. But what happens if you run it backwards, sucking water in? Richard Feynman’s account of his own failed attempts made the question famous, and for over a century two rival explanations competed: Ernst Mach’s swirl inside the device, and an outer-flow account associated with Feynman.

A team led by Leif Ristroph (Courant Institute, New York University), with Brennan Sprinkle (Colorado School of Mines), built custom sprinklers modelled on the looping, twisting shapes of children’s “silly sprinklers” — the odd geometries were the experimental variable. Each device was run both forward and in reverse while the team simultaneously measured rotation, the internal and external flow fields, and the torque when the sprinkler was held still. Across every geometry, the rotation was governed by the momentum flux — the angular momentum carried by the fluid jets themselves — and both classical theories were ruled out. The reverse sprinkler behaves as an “inside-out rocket”, its jets firing inside the central chamber, which is why an earlier study by the same group found it turns roughly 50 times more slowly than the forward version. Beyond settling the puzzle, the result sharpens how engineers predict the forces flowing fluids exert on structures such as turbines. Published in PNAS, 13 July 2026.

花壇用スプリンクラーは、曲がったアームから水が噴き出す反動で回る——いわば回転するロケットだ。では、逆に水を吸い込ませたらどうなるか。リチャード・ファインマンが自分の失敗実験を語ったことで有名になったこの問題では、100年以上にわたりエルンスト・マッハの「内部の渦」説と、ファインマンに紐づく「外側の流れ」説が争ってきた。

Leif Ristroph（ニューヨーク大学クーラン数学研究所）率いるチームは、Brennan Sprinkle（コロラド鉱山大学）らとともに、子ども向けの“おもしろスプリンクラー”のようにループやねじれを持つ特注スプリンクラーを製作した。奇妙な形状そのものが実験変数だ。各装置を正方向と逆方向の両方で動かし、回転運動、内部と外部の流れ場、そして固定したときのトルクを同時に測定。すべての形状で、回転を支配していたのは流体ジェットが運ぶ角運動量（momentum flux）であり、既存の2説はともに否定された。逆向きスプリンクラーは中央の室内でジェットが噴く“裏返しのロケット”であり、同グループの先行研究で正方向の約50分の1の速さでしか回らないと報告されていた理由もこれで説明できる。パズルの解決にとどまらず、タービンなどの構造物に流体が及ぼす力の予測精度を高める成果でもある。PNASに2026年7月13日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Complex numbers sit at the heart of quantum mechanics: a state’s amplitude is the real part, its phase the imaginary part. Whether that i is a fact about nature or a convenient bookkeeping device is an old argument. A 2021 Nature paper (Renou et al., 600, 625) appeared to settle it, showing complex numbers are indispensable under the standard postulates — and experiments backed that up.

Pedro Barrios Hita, Anton Trushechkin, Hermann Kampermann, Michael Epping and Dagmar Bruß (Heinrich Heine University Düsseldorf, with the German Aerospace Center DLR) point out that the 2021 result rests on one specific postulate: the mathematical rule for composing subsystems (the tensor product). They argue this postulate is too restrictive and propose a physically motivated alternative. With that replacement, they identify a class of theories written entirely in real numbers that remain experimentally indistinguishable from standard quantum mechanics — including the multiparticle cases that defeated earlier attempts, where the trick is to carry a “flag” tracking what the imaginary part used to hold and to treat certain flag combinations as physically identical. Bruß puts it plainly: both frameworks give identical predictions for any conceivable experiment. Published in Physical Review Letters on 18 June 2026 and highlighted by APS Physics; the story circulated widely in the second week of July 2026.

複素数は量子力学の中核にある。量子状態の振幅が実部、位相が虚部だ。だが、このiが自然についての事実なのか、それとも便利な計算道具にすぎないのかは古い論争である。2021年のNature論文（Renouら、600, 625）は、標準的な公理のもとでは複素数が不可欠だと示し、実験もそれを裏付けたかに見えた。

Pedro Barrios Hita、Anton Trushechkin、Hermann Kampermann、Michael Epping、Dagmar Brußら（ハインリヒ・ハイネ大学デュッセルドルフ／ドイツ航空宇宙センターDLR）は、2021年の結論が、部分系を合成する規則（テンソル積）という特定の公理に依存している点をついた。この公理は制限が強すぎるとして、物理的に動機づけられた代替定式化を提案。その上で、完全に実数だけで書かれながら、あらゆる実験で標準の量子力学と区別できない理論のクラスを同定した。これまでの試みがつまずいていた多粒子系でも成立し、鍵は「虚部が保持していた情報を追跡する“フラグ”を各粒子に付け、ある種のフラグの組み合わせを物理的に同一とみなす」ことにある。Bruß教授は「両方の枠組みは、考えうるどんな実験に対しても同じ予測を与える」と述べる。Physical Review Lettersに2026年6月18日掲載され、APSのPhysics誌でハイライトされた。日本を含む各国での報道は7月中旬に集中した。

🇯🇵 日本語で読む

Standard quantum error correction spreads one logical qubit across many physical qubits, so that errors can be detected without disturbing the encoded information. It works, but the overhead is brutal — hundreds or thousands of physical qubits per useful logical one.

Kyle DeBry, Nadine Meister, John Chiaverini and colleagues at MIT and MIT Lincoln Laboratory demonstrated a complementary route that theory had proposed but nobody had built: error correction inside a single particle. A trapped atomic ion has many internal energy levels — it is naturally a qudit, not just a two-level qubit — and those extra levels can be used to encode one logical qubit with room left over for error syndromes. The hard part is measuring the error and applying the correction with high enough fidelity that the procedure helps rather than hurts. It does: the encoded qubit showed errors reduced by up to a factor of 2.2 and a lifetime extended by up to a factor of 1.5 compared with an unencoded qubit in the same ion. This is not a replacement for large-scale codes like the surface code; it is best understood as a hardware-efficient first line of defence that could sit underneath them and reduce the overhead. Open access in Nature Physics, 13 July 2026.

標準的な量子誤り訂正は、1つの論理量子ビットを多数の物理量子ビットに広げ、符号化された情報を乱さずにエラーだけを検出できるようにする。うまく機能はするが、オーバーヘッドは過酷だ——実用的な論理量子ビット1個あたり、物理量子ビットが数百から数千個必要になる。

MITおよびMITリンカーン研究所のカイル・デブライ、ナディーン・マイスター、ジョン・キアヴェリーニらは、理論的には提案されていたが誰も実現していなかった補完的なアプローチを実証した。1個の粒子の内部で誤り訂正を行うのだ。捕獲された原子イオンは多数の内部エネルギー準位をもつ——本質的に2準位の量子ビットではなくクーディット（qudit）である——ため、その余分な準位を使って1つの論理量子ビットを符号化し、なおエラー症候群（シンドローム）の余地を残せる。難しいのは、エラーの測定と訂正を「やらないほうがマシ」にならない忠実度で実行することだ。それが成功した。符号化された量子ビットは、同じイオン内の非符号化量子ビットと比べてエラーが最大2.2分の1に減り、寿命が最大1.5倍に延びた。これは表面符号のような大規模符号の置き換えではなく、その下に敷いてオーバーヘッドを減らす、ハードウェア効率のよい「第一防衛線」と理解するのが正しい。Nature Physics 2026年7月13日付、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

Bose–Einstein condensation is defined by the spontaneous emergence of coherence: a crowd of independent particles suddenly starts behaving as one quantum object with a single, well-defined global phase. Textbooks state this as a consequence of spontaneous symmetry breaking. Yet the moment of phase formation itself has been notoriously hard to watch, because most experimental signatures — interference fringes, supercurrents, Josephson oscillations — depend only on phase differences in space, not on the phase itself.

Researchers at RPTU Kaiserslautern-Landau (Malte Koster, Matthias R. Schweizer, Alexander Serga, Burkard Hillebrands, Georg von Freymann) used a phase-referenced detection technique to track, in the time domain, the phase of a magnon Bose–Einstein condensate relative to an external reference. Magnons — the quanta of spin waves in a magnetic material such as yttrium iron garnet — condense at room temperature, which makes them an unusually convenient laboratory. The measurement showed an initially incoherent magnon gas thermalizing and then undergoing a spontaneous transition into a coherent state whose macroscopic phase is randomly chosen, independent of the microwave excitation that created the gas. That is direct evidence of spontaneous symmetry breaking in a quasiparticle condensate. Open access in Nature Physics, 13 July 2026.

ボース＝アインシュタイン凝縮（BEC）を定義づけるのは、コヒーレンスの自発的な出現だ。バラバラだった多数の粒子が、突如としてただ一つの明確な「大域的な位相」をもつ単一の量子的存在としてふるまい始める。教科書はこれを自発的対称性の破れの帰結として記述する。ところが、その位相が形成される瞬間そのものを見ることは、きわめて難しかった。実験で捉えられる兆候の大半——干渉縞、超流動電流、ジョセフソン振動——が、位相そのものではなく空間的な位相差にしか依存しないからである。

RPTUカイザースラウテルン－ランダウ大学（マルテ・コスター、マティアス・R・シュヴァイツァー、アレクサンダー・セルガ、ブルカルト・ヒレブランズ、ゲオルク・フォン・フライマン）の研究チームは、位相参照型の検出手法を用いて、マグノンBECの位相を外部基準に対して時間領域で直接追跡した。マグノン——イットリウム鉄ガーネットなど磁性体中のスピン波の量子——は室温で凝縮するため、実験室としては破格に扱いやすい。測定は、当初コヒーレントでなかったマグノン気体が熱平衡化し、続いてコヒーレントな量子状態へ自発的に転移する様子を捉えた。そのときの巨視的位相は、気体を生成したマイクロ波励起とは無関係にランダムに選ばれる。これは準粒子凝縮体における自発的対称性の破れの直接的証拠であり、BEC理論の中心的予言を裏づけるものだ。Nature Physics 2026年7月13日付、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

In 1818 Siméon Poisson tried to demolish Fresnel’s wave theory of light by pointing out an apparently absurd consequence: a circular obstacle should cast a shadow with a bright spot at its centre. Arago looked, the spot was there, and the wave theory won. Two centuries later that same bright spot has found a very modern job.

A team led by Nanyang Assistant Professor Yijie Shen at NTU Singapore, with first author Jun Yao, showed that simply shining a laser at a small circular disc produces optical skyrmions — tiny, topologically stable swirling textures in the properties of light, often compared to a hedgehog’s outward-pointing spines. Until now these had to be generated with expensive, precisely engineered metamaterials or nanofabricated structures. The surprise was that a single Poisson spot does not contain one skyrmion but four different kinds at once — spin, Stokes, electric-field and magnetic-field skyrmions — coexisting in the same point of light. That “four-in-one” character makes the setup a natural laboratory for studying how different optical skyrmions form, vary and interact within a single field. Because skyrmions are topologically robust, they are candidates for future data storage, optical communications and light-based computing. Optica 13(6), 1184 (2026), published 18 June; widely covered in mid-July.

1818年、シメオン・ポワソンはフレネルの光の波動説を葬り去ろうとして、一見ばかげた帰結を突きつけた——円形の障害物の影の中心には、明るい点が現れるはずだ、と。アラゴが実際に確かめたところ、その点は本当にあった。波動説の勝利である。それから2世紀、同じ明点がきわめて現代的な仕事を見つけた。

ナンヤン工科大学（NTUシンガポール）のイージエ・シェン（Yijie Shen）助教のチーム（筆頭著者：Jun Yao）は、レーザーを小さな円盤に当てるだけで「光スキルミオン」——光の性質のなかに現れる、トポロジカルに安定な微小な渦巻き構造。しばしばハリネズミの外向きの棘にたとえられる——を生成できることを示した。従来これらの構造をつくるには、高価で精密に設計されたメタマテリアルやナノ加工構造が必要だった。驚きだったのは、1つのポワソン明点の中に、スキルミオンが1種類ではなく4種類同時に——スピン・ストークス・電場・磁場のスキルミオンが——共存していたことだ。この「4-in-1」の性質により、異なる光スキルミオンが同一の光場の中でどう生まれ、変化し、相互作用するかを研究する天然の実験場になる。スキルミオンはトポロジカルに頑健なため、将来のデータストレージ、光通信、光コンピューティングの候補として注目されている。Optica 13(6), 1184 (2026)、6月18日公開、7月中旬に広く報じられた。

🇯🇵 日本語で読む

Scientific discovery is an iterative loop of observation, analysis and hypothesis generation. Machine learning has been applied to individual pieces of this loop, but fully automating the heuristic, multi-step process of discovering the laws of an unknown system — without hand-tailoring the method to each task — has remained an open challenge.

Maximilian Nägele and Florian Marquardt (Max Planck Institute for the Science of Light and Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) introduce sciexplorer, an agentic “artificial scientist” built on a large language model’s tool-use abilities. Given only a general task and a minimal set of generic, mostly code-execution tools — and no domain-specific blueprints — it autonomously assembles a heuristic workflow to explore systems that are initially unknown to it. Across a broad test suite spanning classical mechanical dynamics, wave evolution and quantum many-body physics, it performs impressively: recovering equations of motion from observed dynamics and inferring Hamiltonians from expectation values, all without fine-tuning or task-specific instructions. The result suggests generalist LLM agents can drive genuine open-ended scientific exploration beyond a single hard-coded domain. Published open access in Physical Review X (funded by the Max Planck Society), 8 July 2026.

科学的発見は、観測・解析・仮説生成の反復ループだ。機械学習はこのループの個々の部分に使われてきたが、未知の系の法則を見つけるヒューリスティックで多段階のプロセスを——課題ごとに手法を作り込むことなく——丸ごと自動化するのは、未解決の難題だった。

Maximilian NägeleとFlorian Marquardt（マックス・プランク光科学研究所／エアランゲン＝ニュルンベルク大学）は、大規模言語モデルの道具使用能力を土台にしたエージェント型“人工科学者”「sciexplorer」を提案した。与えられるのは一般的な課題と、主にコード実行からなる最小限の汎用ツールだけで、分野固有の設計図は一切与えない。それでもエージェントは、最初は未知の系を探索するためのヒューリスティックなワークフローを自律的に組み立てる。古典力学系・波動の時間発展・量子多体物理にわたる幅広いテストで、観測されたダイナミクスから運動方程式を復元し、期待値からハミルトニアンを推定するなど、微調整も課題固有の指示もなしに印象的な性能を示した。汎用のLLMエージェントが、単一のハードコードされた領域を超えて、真に自由な科学的探索を駆動しうることを示唆する。Physical Review Xにオープンアクセスで掲載（マックス・プランク協会が出版費用を負担）、2026年7月8日。

🇯🇵 日本語で読む

Random motion through a crowded medium is shaped by obstacles. In the classic picture — the “ant in a labyrinth” with static obstacles — a sharp percolation threshold separates confined motion from free diffusion. But real tracers, from molecules in a cell to active colloids, can push what blocks them, and even minimal pushing was recently shown to change the physics qualitatively.

Ofek Lauber Bonomo (New York University / Tel Aviv University), Itamar Shitrit and Shlomi Reuveni (Tel Aviv University), and Sidney Redner (Santa Fe Institute) introduce the pushy random walk, in which a walker can displace multiple obstacles at once, penetrating large distances even at finite obstacle density — a more realistic model of experimentally observed tracer–medium interactions. Solving it reveals new diffusive and subdiffusive regimes in both one and two dimensions. In 2D, increasing the obstacle density drives a transition from free diffusion to localized behavior, where the walker becomes trapped inside a cavity whose radius grows subdiffusively in time. The minimal model clarifies how the ability to reshape one’s environment governs transport in crowded, disordered media. Published in Physical Review Letters.

混み合った媒質中のランダムな運動は障害物に左右される。古典的な描像——静止した障害物のなかを進む「迷路のなかのアリ」——では、鋭いパーコレーション閾値が閉じ込め運動と自由拡散を分ける。だが、細胞内の分子から能動コロイドまで、現実のトレーサーは行く手を阻むものを押しのけることができ、わずかな“押し”でも物理が質的に変わることが近年示されていた。

Ofek Lauber Bonomo（ニューヨーク大学／テルアビブ大学）・Itamar Shitrit・Shlomi Reuveni（テルアビブ大学）とSidney Redner（サンタフェ研究所）は、歩行者が一度に複数の障害物を押しのけられる「プッシー・ランダムウォーク」を導入した。有限の障害物密度でも大きく移動でき、実験で観測されるトレーサーと媒質の相互作用をより現実的に表す。これを解くと、1次元・2次元の双方で新たな拡散・準拡散のレジームが現れる。2次元では、障害物密度を上げると自由拡散から局在的なふるまいへの転移が起こり、歩行者は空洞のなかに閉じ込められる。その空洞の半径は時間とともに準拡散的に成長する。この最小モデルは、環境を作り変える能力が、混み合った無秩序媒質中の輸送をどう支配するかを明らかにする。Physical Review Lettersに掲載。

🇯🇵 日本語で読む

A photon is a fundamental, indivisible quantum of light — you cannot cut one in half. Yet a photon is also an extended wave packet with a spatial profile. What happens if you try to truncate that wave with an ultrafast optical shutter?

Isak Cecil Onsager Rukan, Jan Gulla and Johannes Skaar (University of Oslo, Norway) rigorously modeled a single photon travelling toward a perfect mirror: the leading part of the wave reflects, then the mirror is suddenly removed so the rest passes through. The truncated result is neither another photon nor a simple mix of a photon and vacuum. Instead it is a superposition and mixture of photon numbers up to infinity — removing the mirror infinitely fast would, in the math, conjure an unbounded number of photons; removing it more slowly yields a possibility of several photons, with smaller numbers far more likely. The reason is that a sharp disturbance of the electromagnetic field can create new photons out of the vacuum. Strikingly, the authors show the state is locally equivalent to a single photon on one side of the shutter and to vacuum on the other, even though the global state spans zero to infinity. Published in Physical Review Letters; the team next hopes to extend the analysis to electrons and other wave-like particles.

光子は分割できない光の基本量子で、半分に「切る」ことはできない。だが光子は空間的な広がりを持つ波束でもある。では、その波を超高速の光シャッターで途中から断ち切ろうとすると何が起こるのか。

Isak Cecil Onsager Rukan・Jan Gulla・Johannes Skaar（ノルウェー・オスロ大学）は、完全反射鏡に向かう単一光子を厳密にモデル化した。波の先頭部分が反射した瞬間に鏡を取り除き、残りを通過させる。すると断ち切られた状態は「別の1個の光子」でも「光子と真空の単純な混合」でもなく、光子数が最大で無限大まで重なり合った重ね合わせと混合になる。鏡を無限に速く取り除けば、数式上は無限個の光子が“無から”生じ、ゆっくり取り除けば数個の光子が生じうる（少数のほうがはるかに起こりやすい）。これは、電磁場を鋭く乱すと真空から新たな光子が生成されうるためだ。さらに驚くべきことに、この状態はシャッターの片側では単一光子、反対側では真空と局所的に等価である一方、全体としては0から無限大にまたがる。Physical Review Lettersに掲載。研究チームは今後、電子など他の波的な粒子への拡張を目指す。

🇯🇵 日本語で読む

CP violation — the small difference in behaviour between matter and antimatter — is a cornerstone of the Standard Model and a key ingredient in explaining why the Universe is made of matter. Measuring it in as many decay channels as possible tests the internal consistency of the quark-mixing (CKM) picture.

The LHCb collaboration at CERN’s Large Hadron Collider reports the first observation of time-dependent CP violation in B⁰ → J/ψρ(770)⁰ decays, a process governed by a b → c̅cd quark transition. Using proton–proton collision data of about 6 fb⁻¹ collected at 13 TeV in 2015–2018, they determine the CP-violation parameters 2β^eff = 0.710 ± 0.084 ± 0.028 rad and |λ| = 1.019 ± 0.034 ± 0.009 (statistical and systematic uncertainties). This is the first time-dependent CP-violation observation in B-meson decays to charmonium final states mediated by b → c̅cd. Combined with related LHCb measurements and assuming approximate SU(3) flavour symmetry, the result helps pin down “penguin” contributions that can otherwise bias precision tests of the CKM angles. The findings are consistent with the Standard Model. Published in Physical Review Letters.

CP対称性の破れ——物質と反物質のふるまいのわずかな違い——は標準模型の要であり、宇宙がなぜ物質でできているのかを説明する鍵でもある。できるだけ多くの崩壊過程で測定することは、クォーク混合（CKM）の描像の内部整合性を検証することにつながる。

CERNの大型ハドロン衝突型加速器のLHCb国際共同実験は、b → c̅cdクォーク遷移で起こるB⁰ → J/ψρ(770)⁰崩壊での時間依存CP対称性の破れを初めて観測したと報告した。2015〜2018年に13 TeVで収集した約6 fb⁻¹の陽子・陽子衝突データを用い、CP対称性の破れのパラメータ2β^eff = 0.710 ± 0.084 ± 0.028 rad、|λ| = 1.019 ± 0.034 ± 0.009（統計・系統誤差）を決定した。チャーモニウム終状態へのb → c̅cd過程における時間依存CP対称性の破れの観測はこれが世界初である。関連するLHCbの測定と組み合わせ、近似的なSU(3)フレーバー対称性を仮定すると、CKM角の精密検証を歪めうる「ペンギン」寄与を絞り込むのにも役立つ。結果は標準模型と無矛盾。Physical Review Lettersに掲載。

🇯🇵 日本語で読む

When light is absorbed in a uniform bulk semiconductor, it normally drives no net current without an applied field: photocarriers are injected with equal amounts of opposite momentum, which cancel. Quantum interference control (QUIC) breaks this symmetry by interfering different absorption pathways — in the basic case one-photon and two-photon absorption, driven by a beam at frequency ω and its second harmonic 2ω — injecting a net directional photocurrent whose direction is set by the relative optical phase.

Yiming Gong, Kai Wang and Steven T. Cundiff (University of Michigan) show that pushing to higher-order interference — between two-photon and three-photon absorption — makes the injected current far more directional, producing a narrow “beam” of photocurrent pointing in a specified direction. Because that direction is fixed by the polarizations and relative phases of the driving light, the beam can be optically steered — swept around like the rotating beam of a lighthouse, hence an “electron lighthouse.” The scheme offers all-optical, ultrafast control over the direction of charge flow in a semiconductor, with potential relevance for optoelectronics and on-chip current shaping. In the accompanying experiments, an ohmic-contact AlGaAs device interfering two-photon (1040 nm) and three-photon (1560 nm) absorption pathways demonstrated the directional current, with angular localization matching the theoretical predictions of Sipe and co-workers. Published in Physical Review Letters.

一様なバルク半導体で光が吸収されても、外部電場がなければ通常は正味の電流は流れない。逆向きの運動量を持つ光キャリアが同数だけ注入され、打ち消し合うからだ。量子干渉制御（QUIC）は、異なる吸収経路を干渉させる——基本的には1光子吸収と2光子吸収（基本波ωとその第2高調波2ω）を干渉させる——ことでこの対称性を破り、相対的な光位相で向きが決まる指向性のある光電流を生む。

Yiming Gong・Kai Wang・Steven T. Cundiff（米ミシガン大学）は、さらに高次の干渉——2光子吸収と3光子吸収の干渉——を使うと、注入される電流がはるかに指向的になり、特定の方向を向いた細い光電流の「ビーム」が生じることを示した。その向きは駆動光の偏光と相対位相で決まるため、位相を調整するだけでビームを光学的に掃引——灯台の回転する光のように振る——ことができる。これが「電子の灯台」だ。実験ではオーミック接触のAlGaAs素子を用い、1040 nm光の2光子吸収と1560 nm光の3光子吸収の経路を干渉させて指向性電流を確認し、角度局在性がSipeらの理論予測と一致することを示した。半導体中の電荷の流れる向きを全光学的かつ超高速に制御する手法であり、オプトエレクトロニクスやチップ上の電流成形への応用が期待される。Physical Review Lettersに掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Mössbauer nuclei (such as ⁵⁷Fe) have extraordinarily narrow X-ray resonances, prized for ultra-precise metrology, nuclear inelastic scattering and nuclear quantum optics. But exploiting them demands X-ray sources with exceptionally high peak and average spectral flux — a long-standing bottleneck.

Ze-an Peng, Christoph H. Keitel and Jörg Evers (Max Planck Institute for Nuclear Physics, Heidelberg) introduce a superradiant parametric Mössbauer radiation (SPMR) source. It uses spatially microstructured (microbunched) electron bunches — of the kind produced in X-ray free-electron laser (XFEL) accelerators — scattering on crystals. The spatial structuring makes the radiation from different electrons add up coherently, boosting the Mössbauer signal by many orders of magnitude, and the optimum lies at qualitatively different operating conditions than previously assumed. For a focused electron beam with parameters based on the European XFEL, the scheme predicts more than 900 SPMR photons per pulse in the ⁵⁷Fe Mössbauer resonance. This opens new opportunities for precision metrology and for hard-X-ray pump–probe spectroscopy that exploits the XFEL’s electron and photon beams in parallel. Published in Physical Review Letters (with a companion paper in Physical Review A).

メスバウアー核（例：⁵⁷Fe）は極めて幅の狭いX線共鳴を持ち、超精密計測・核非弾性散乱・核量子光学で重宝される。だがそれを活かすには、ピーク・平均ともに桁違いに高いスペクトル流束を持つX線源が必要で、長年のボトルネックになっていた。

Ze-an Peng・Christoph H. Keitel・Jörg Evers（独・マックス・プランク核物理研究所）は、超放射パラメトリック・メスバウアー放射（SPMR）線源を提案した。X線自由電子レーザー（XFEL）加速器で作られるような空間的に微細構造化（マイクロバンチ化）した電子ビームを結晶に当てる方式である。空間構造化により、異なる電子からの放射がコヒーレントに足し合わさり、メスバウアー放射を何桁も増強する。しかもその最適条件は、これまで想定されていたものとは質的に異なる。ヨーロッパXFELに基づくパラメータの集束電子ビームでは、⁵⁷Feのメスバウアー共鳴に1パルスあたり900個超のSPMR光子を生成できると予測される。これはXFELの電子ビームと光子ビームを並行して使う精密計測や硬X線ポンプ・プローブ分光に新たな道を開く。Physical Review Lettersに掲載（Physical Review Aに姉妹論文）。

🇯🇵 日本語で読む

Rare flavour-changing neutral-current (FCNC) decays such as b → sℓ⁺ℓ⁻ are strongly suppressed in the Standard Model, because they cannot occur at tree level. That suppression makes them exceptionally sensitive probes: any anomaly could signal new particles or forces beyond the Standard Model.

The LHCb collaboration reports the first measurement of time-dependent CP violation in the FCNC decay B⁰ → K⁰_Sμ⁺μ⁻. Performing a flavour-tagged, time-dependent analysis across the full dimuon mass range (excluding the J/ψ and ψ(2S) resonance regions), using 9 fb⁻¹ of proton–proton collisions at 7, 8 and 13 TeV (2011–2018), they obtain the CP parameters C = −0.13 ± 0.32 ± 0.04 and S = +0.82 ± 0.29 ± 0.05 (statistical and systematic uncertainties). The results are consistent with the Standard Model, and this constitutes the first experimental study of time-dependent CP violation in b → sℓ⁺ℓ⁻ processes — a new window on a class of rare decays long watched for hints of new physics. Published in Physical Review Letters.

b → sℓ⁺ℓ⁻のようなフレーバー変換中性カレント（FCNC）崩壊は、ツリーレベルでは起こらないため標準模型では強く抑制されている。その抑制ゆえに、これらは非常に感度の高い探索窓となる。もし異常が見つかれば、標準模型を超える新粒子や新しい力の兆候になりうる。

LHCb国際共同実験は、FCNC崩壊B⁰ → K⁰_Sμ⁺μ⁻での時間依存CP対称性の破れを初めて測定したと報告した。ジミューオン質量の全域（J/ψ・ψ(2S)共鳴領域を除く）でフレーバータグ付きの時間依存解析を行い、2011〜2018年に7・8・13 TeVで収集した9 fb⁻¹の陽子・陽子衝突データを用いて、CP対称性の破れのパラメータC = −0.13 ± 0.32 ± 0.04、S = +0.82 ± 0.29 ± 0.05（統計・系統誤差）を得た。結果は標準模型と無矛盾で、b → sℓ⁺ℓ⁻過程での時間依存CP対称性の破れを調べた実験はこれが世界初となる。新物理の手がかりが長く探されてきた希少崩壊に、新たな観測窓を開く成果だ。Physical Review Lettersに掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Unlike Earth, Mars never developed plate tectonics — the main engine that reworks and chemically differentiates our planet’s crust. How, then, did Mars build the chemically evolved crust hinted at by earlier data? A mineral-physics reinterpretation of seismic records now offers an answer.

Researchers led by the University of Oxford (T. Mackay-Champion, M. Anderson Loake, R. Palin and colleagues) analysed seismic data from NASA’s InSight lander (operational 2018–2022) using phase-equilibrium modelling, petrophysics and Bayesian statistics. They interpret a long-puzzling intracrustal seismic discontinuity at ~24 km as a transition from mafic to ultramafic rock, with the lowermost layer being a ~14-km-thick melt-depleted cumulate zone sitting above the crust–mantle boundary at ~38 km. Thermal modelling shows such a melt-depleted layer could not have formed at ambient temperatures; it requires elevated heat flow, most likely from mantle upwelling and magmatic intrusion. Together with prior evidence for evolved melts, this indicates Mars once hosted vertically integrated, transcrustal magmatic systems akin to those beneath Earth’s volcanoes — showing that Earth-like crustal differentiation can occur even on a “stagnant-lid” planet without plate tectonics. Published in Nature Astronomy.

地球とは異なり、火星はプレートテクトニクスを発達させなかった。プレートテクトニクスは、地球の地殻を作り変え化学的に分化させる主要な原動力だ。ではなぜ火星は、これまでのデータが示唆するような化学的に分化した地殻を作れたのか。地震記録の岩石物理による再解釈が、その答えを示した。

オックスフォード大学のチーム（T. Mackay-Champion、M. Anderson Loake、R. Palinら）は、NASAのInSight探査機（2018〜2022年に稼働）の地震データを、相平衡計算・岩石物理・ベイズ統計を用いて解析した。長らく謎だった深さ約24kmの地殻内地震不連続面を、苦鉄質から超苦鉄質岩石への境界と解釈し、その最下部を、深さ約38kmの地殻・マントル境界の上にある厚さ約14kmの「メルトが枯渇した集積層」とみなした。熱モデルによれば、このメルト枯渇層は通常の温度では形成されえず、マントルの上昇流やマグマの貫入による高い熱流が必要となる。分化したメルトの先行証拠と合わせると、火星にはかつて地球の火山の下にあるような地殻を垂直に貫くマグマ供給系（トランスクラスタル・マグマ系）が存在したことを示す。すなわち、プレートテクトニクスを持たない「スタグナントリッド（動かない蓋）」型の惑星でも、地球のような地殻の分化が起こりうる。Nature Astronomyに掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Modern neutrino detectors are built by segmentation: a large volume is chopped into millions of small sensitive elements. A T2K-style scintillator detector can involve two million cubes and tens of thousands of optical fibres — a manufacturing and readout nightmare that limits how big such devices can get.

Till Dieminger, Davide Sgalaberna and colleagues (ETH Zurich and EPFL, within the Swiss National Science Foundation’s PLATON project) propose replacing the segmentation with optics. Their demonstrator is a single block of unsegmented scintillator viewed by a plenoptic (light-field) camera: a micro-lens array from Raytrix mounted directly onto SwissSPAD2, a single-photon avalanche diode imaging sensor developed at EPFL, with each micro-lens acting as a tiny camera so that intensity and direction of the scintillation light can be reconstructed. Gated detection windows suppress background counts, and a transformer-based neural network handles the reconstruction. In the lab the team reconstructed the positions of electrons from a strontium source; simulations of the upgraded design indicate neutrino-track resolution down to about 200 µm, without cryogenics and with far easier scaling. Spin-offs include sharper PET medical imaging. Published in Nature Communications; coverage resurged around 16–17 July 2026.

現代のニュートリノ検出器は分割（セグメンテーション）で作られる。大きな体積を数百万個の小さな感光素子に切り分けるのだ。T2K型のシンチレータ検出器では200万個のキューブと数万本の光ファイバーが必要になることもあり、製造と読み出しの負担が装置の大型化を妨げてきた。

Till Dieminger、Davide Sgalabernaら（ETHチューリッヒ＋EPFL、スイス国立科学財団のPLATONプロジェクト）は、この分割を光学で置き換えることを提案した。実証機は分割しないシンチレータの塊を、プレノプティック（ライトフィールド）カメラで見る構成だ。Raytrix社製のマイクロレンズアレイを、EPFLが開発した単光子雪崩フォトダイオードイメージセンサSwissSPAD2に直接実装し、各レンズが小さなカメラとして働くことで、シンチレーション光の強度だけでなく入射方向まで再構成する。ゲートされた検出窓で背景雑音を抜き、再構成にはトランスフォーマー型ニューラルネットを用いる。実験ではストロンチウム線源からの電子の位置を再構成し、改良版のシミュレーションではニュートリノの飛跡を約200マイクロメートルの分解能で追えると示された。大がかりな極低温設備を必要とせず、拡張もはるかに容易だ。PET（陽電子断層撮影）の高解像度化など医療応用も見込まれる。Nature Communications掲載。7月16〜17日に再び広く報じられた。

🇯🇵 日本語で読む

Device-independent (DI) certification verifies a quantum system based only on observed measurement statistics — without any assumption about the internal workings of the devices. Its strongest form, self-testing, has been developed for a wide range of quantum states and measurements, but self-testing of quantum operations (the gates that actually process information) had remained underdeveloped.

This work shows, in a proof-of-principle way, that any quantum unitary gate can be self-tested within the DI paradigm. The key is to embed the operation in a quantum network with multiple independent sources, whose correlations pin down the gate from data alone (up to the trivial equivalences inherent in self-testing). The result is a fundamental step toward certifying quantum interactions directly from measurement outcomes, with no detailed modelling assumptions. Beyond foundations, it supplies a crucial ingredient for quantum computation: verifying that quantum gates perform as intended is essential for building secure and reliable quantum processors. Published in Physical Review Letters.

装置に依存しない（デバイス・インディペンデント, DI）検証とは、装置の内部構造を一切仮定せず、観測される測定統計だけから量子系を検証する手法だ。その最も強い形がセルフテスト（自己検証）で、これまで多様な量子状態や測定については開発が進んでいた。しかし、実際に情報を処理する量子演算（ゲート）そのもののセルフテストは未発達だった。

本研究は、任意のユニタリ量子ゲートがDIの枠組みでセルフテスト可能であることを原理実証した。鍵は、その演算を複数の独立な源を持つ量子ネットワークに埋め込むことにある。ネットワークが生む相関だけから、（セルフテストに固有の自明な同値性を除いて）ゲートが一意に定まる。これは、詳細なモデルの仮定なしに量子的な相互作用を測定結果から直接検証するための基礎的な一歩だ。基礎物理にとどまらず、量子計算にとっても重要な要素を与える——ゲートが意図どおりに動くことを検証することは、安全で信頼できる量子プロセッサを作るうえで不可欠だからだ。Physical Review Lettersに掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Millicharged particles (mCPs) — hypothetical particles carrying a tiny fraction of the electron’s charge — appear in many extensions of the Standard Model and are a candidate for part of the dark matter. A terrestrial population of slow, room-temperature mCPs could build up if they are a dark-matter subcomponent, or if they are light enough to be produced in cosmic-ray air showers.

Asher Berlin, Zachary Bogorad (Fermilab / SQMS), Peter W. Graham (Stanford) and Harikrishnan Ramani (University of Delaware) show that the classic Cavendish tests of Coulomb’s law, refined since the late 18th century, act as both quasistatic accumulators and detectors for such a millicharge overdensity. Reinterpreting these decades- and centuries-old experiments already yields some of the strongest bounds on a terrestrial mCP population. They further propose surrounding the Cavendish setup with an additional charged shell; a companion paper shows that such an electrified shell (e.g. a Van de Graaff generator) acts as an efficient accumulator, amplifying the local mCP density by up to ~12 orders of magnitude — enough to probe the irreducible flux from cosmic rays and, for sub-GeV masses, to outperform future accelerator searches using decades-old technology. Published in Physical Review Letters (with a companion in Physical Review D), and featured in an APS Physics Focus story.

ミリチャージ粒子（mCP）——電子のごく一部（何分の一か）の電荷を持つ仮説上の粒子——は、標準模型を超える多くの理論に現れ、ダークマターの一部の候補でもある。もしこの粒子がダークマターの一成分であったり、宇宙線の空気シャワーで生成されるほど軽ければ、ゆっくり動く常温のミリチャージ粒子が地上に溜まりうる。

Asher Berlin、Zachary Bogorad（フェルミ国立加速器研究所／SQMS）、Peter W. Graham（スタンフォード大学）、Harikrishnan Ramani（デラウェア大学）は、18世紀末以来磨かれてきたクーロンの法則の「キャベンディッシュ型」精密実験が、こうしたミリチャージ粒子の過剰密度を準静的に溜め込みつつ検出する装置として機能することを示した。数十年〜数百年前のこれらの実験を再解釈するだけで、地上のミリチャージ粒子集団に対する最も強い制限の一部が得られるという。さらに、実験装置を帯電したシェルで囲む改良も提案した。姉妹論文によれば、帯電シェル（例：ヴァン・デ・グラーフ起電機）は効率的な“蓄積器”として働き、局所的なミリチャージ密度を最大およそ12桁も増幅できる。これにより宇宙線由来の「消せない」フラックスまで探ることができ、sub-GeV質量域では、古い技術でありながら将来の加速器探索をも上回りうる感度になる。Physical Review Lettersに掲載（姉妹論文はPhysical Review D）。APS Physics誌のFocus記事でも取り上げられた。

🇯🇵 日本語で読む

When two neutron stars merge, their ejecta forge many of the universe’s heaviest elements via the rapid neutron-capture process (r-process) — the origin of gold, platinum and more — and briefly shine as a kilonova. But the late-time (~10–20 day) infrared glow of well-studied kilonovae such as AT2017gfo (from GW170817) and AT2023vfi had resisted simple explanation.

A team led by Nanae Domoto (University of Tokyo) presents a model in which the puzzling late infrared emission arises from r-process heavy elements condensing into solid dust grains in the cooler, slower outer layers of the ejecta. As the material cools, grain formation begins around 10 days after the merger, first in the outer layers, and the resulting dust naturally reproduces the observed infrared excess. If confirmed, kilonova dust formation would add a new ingredient to models of heavy-element nucleosynthesis and to how mergers enrich galaxies — and could sharpen the interpretation of future kilonova spectra from gravitational-wave follow-up. Posted as a preprint (arXiv).

2つの中性子星が合体すると、放出物の中でr過程（速い中性子捕獲過程）により宇宙で最も重い元素の多く——金・プラチナなど——が作られ、一時的にキロノバとして輝く。しかし、よく研究されたAT2017gfo（GW170817起源）やAT2023vfiといったキロノバの、後期（合体から約10〜20日後）の赤外線の輝きは、単純には説明できていなかった。

土本菜々恵（Nanae Domoto）ら（東京大学）は、この謎の後期赤外線放射が、r過程で作られた重元素が、放出物の冷たく遅い外層で固体のダスト（ちり）粒子に凝縮することで生じるとするモデルを提示した。物質が冷えるにつれ、粒子形成は合体から約10日後にまず外層で始まり、生成したダストが観測された赤外線の超過を自然に再現する。もし裏づけられれば、キロノバのダスト形成は、重元素の元素合成モデルや、合体が銀河を化学的に豊かにする仕組みに新たな要素を加える。将来、重力波追観測で得られるキロノバのスペクトル解釈を鋭くする可能性もある。arXivにプレプリントとして公開。

🇯🇵 日本語で読む

The second law says total entropy tends to increase. Yet cosmic history has produced ever more structure — galaxies, stars, planets, life. Reconciling the two is a long-standing puzzle in cosmology.

Ginestra Bianconi (School of Mathematical Sciences, Queen Mary University of London) approaches it through her “Gravity from Entropy” framework, in which the action for gravity is the geometric quantum relative entropy between the metric of spacetime and the metric induced by the matter fields — gravity as a running measure of information rather than a built-in force. In this new paper she works out the theory’s thermodynamics, assigning a temperature and pressure even to empty four-dimensional spacetime and showing it obeys its own first law. The key cosmological result: while the total entropy of the universe increases with time, the entropy per unit volume decreases, leaving room for structure and complexity to grow without violating the second law. The framework reduces to Einstein’s equations at low energy and reproduces the black-hole area law and de Sitter entropy, but it remains a self-consistent mathematical proposal: as of July 2026 no comparison against cosmological or gravitational-wave data has been published, and the author points to expansion measurements and gravitational waves as where it must eventually be tested. Published in Physical Review D, 16 July 2026; covered 17–18 July.

熱力学第二法則は、総エントロピーが増えていくと述べる。だが宇宙の歴史は、銀河・星・惑星、やがて生命と、むしろどんどん構造を生んできた。この二つの両立は宇宙論の長年の難問だ。

Ginestra Bianconi（ロンドン大学クイーンメアリー校・数理科学部）は、自身の「エントロピーからの重力（Gravity from Entropy）」の枠組みでこれに挑む。この理論では、重力の作用（アクション）を、時空の計量と物質場が誘起する計量の間の幾何学的量子相対エントロピーで与える。重力は“組み込まれた力”ではなく、情報のずれを測り続ける帳簿のようなものだ。今回の論文ではこの理論の熱力学を展開し、物質も光もない空っぽの4次元時空にさえ温度と圧力を割り当て、それが独自の熱力学第一法則に従うことを示した。宇宙論上の要点は、宇宙の総エントロピーは時間とともに増加する一方で、単位体積あたりのエントロピーは減少するという点だ。これならば、第二法則を破らずに構造と複雑さが育つ余地が残る。この枠組みは低エネルギーでアインシュタイン方程式に帰着し、ブラックホールの面積則やド・ジッターエントロピーも再現する。ただし現時点では自己整合的な数学的提案にとどまる。2026年7月時点で宇宙膨張データや重力波データとの比較は発表されておらず、著者自身もそれらを今後の検証の場として挙げている。Physical Review Dに7月16日掲載、7月17〜18日に報道。

🇯🇵 日本語で読む

Energy and information inevitably leak from a quantum system into its environment. That leakage — dissipation — is normally the enemy of quantum technology. The usual way to distribute entanglement is to prepare objects in one place and then transport them, and, as Wolfgang Pfaff (University of Illinois Urbana-Champaign) notes, transport is exactly where environmental noise spoils the carefully prepared state.

A collaboration between Illinois and the University of Chicago realised a theoretical prediction in which an externally driven quantum system reaches entanglement through dissipation rather than despite it. Two qubits coupled to a unidirectional (cascaded) waveguide are driven continuously and settle into an entangled steady state that the drive and the engineered decay maintain autonomously — no transport step, and no need to re-prepare the state after each use. The original prediction relied on highly idealised assumptions; the experiment shows it survives in a real superconducting-circuit network, pointing toward modular quantum computers and networks whose separated units share entanglement as a stabilised resource. Published in Physical Review X and featured as a Viewpoint in APS Physics; announced 15–17 July 2026.

量子系からは、エネルギーも情報も必ず周囲の環境へ漏れ出す。この散逸（ディシパション）は通常、量子技術の天敵だ。もつれ（エンタングルメント）を配る従来の方法は、一か所で状態を作ってから離れた場所へ運ぶというものだが、Wolfgang Pfaff（イリノイ大学アーバナシャンペーン校）が言うとおり、その“輸送”の段階で環境雑音がせっかくの量子状態を壊してしまう。

イリノイ大とシカゴ大の共同チームは、外部から驅動された量子系が、散逸を“にもかかわらず”ではなく散逸を介してもつれに到達するという理論予言を実現した。一方向（カスケード型）の導波路に結合させた2つの量子ビットを連続的に驅動すると、系はもつれた定常状態に落ち着き、驅動と設計された減衰がそれを自律的に維持する。輸送の工程も、使うたびに作り直す必要もない。元の予言は非常に理想化された仮定の上に立っていたが、今回の実験はそれが現実の超伝導回路ネットワークでも成立することを示す。離れたユニット同士がもつれを“安定化された資源”として共有する、モジュラーな量子計算機・量子ネットワークへの道を拓く。Physical Review X掲載、APSのPhysics誌でViewpointとして取り上げられた。2026年7月15〜17日に発表。

🇯🇵 日本語で読む

Ancient star catalogues have an awkward entry. Hipparchus (c. 129 BC), Ptolemy (137 AD) and al-Sufi (964 AD) all list Theta Eridani among the very brightest stars in their sky. Today it is an unremarkable V = 2.9 object. For over a century the discrepancy was explained away: confusion with the far brighter Alpha Eridani (Achernar), a copying error, or over-correction for atmospheric extinction at low altitude.

Idel Waisberg (independent researcher) and Boaz Katz (Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science) argue the ancient observers were simply right. Ruling out each mundane explanation in turn, they conclude the star was visually brighter by roughly a factor of ten to twelve (V ≈ 0.2) between about 2,000 and 1,000 years ago. Characterising the system — a triple, whose inner pair is a close, mildly eccentric binary of about 2.3 + 2.2 solar masses with a semi-major axis near 0.083 AU — they propose the brightening was a “millenary transient” powered by orbital-energy extraction during a long-lived common-envelope, Roche-lobe-overflow phase as the primary finished core hydrogen burning. Posted to arXiv on 29 June 2026; picked up by the science press through mid-July, with fresh coverage on 19 July.

古代の星表には収まりの悪い項目がある。ヒッパルコス（紀元前129年ころ）、プトレマイオス（137年）、アルスーフィー（964年）はいずれも、エリダヌス座θ（シータ）星を当時の空で最も明るい星の一つに数えている。しかし現在のこの星はV＝2.9のありふれた星だ。この矛盾は100年以上にわたり、はるかに明るいあるど座α星（アケルナル）との混同、写本の誤り、低高度での大気消光補正の行き過ぎなどで片付けられてきた。

Idel Waisberg（独立研究者）とBoaz Katz（ワイツマン科学研究所・素粒子物理学・天体物理学部門）は、古代の観測者たちは単に正しかったのだと主張する。上記の平凡な説明を一つずつ排除した上で、この星は約2000年前から1000年前の間、見かけの明るさで現在の約10〜12倍（V≈。0.2）だったと結論した。さらに系を詳しく調べ、これが三重星であり、内側のペアは半長軸約0.083 AU、離心率0.105程度の、約2.3＋2.2太陽質量の近接連星だと特定した。その上で、主星が中心水素燃焼を終えた時期に、ロッシュ・ローブを満たして共通外層段階に入り、軌道（公転）エネルギーの抽出によって光った“千年規模のトランジェント”だったという仮説を提示している。arXivに2026年6月29日投稿、7月中旬から各国の科学メディアが紹介し、7月19日にも新たな報道が出た。（査読前のプレプリント）

🇯🇵 日本語で読む

Type Ia supernovae come from white dwarfs in binaries and serve as cosmological distance indicators, which makes the subluminous, fast-declining “1991bg-like” subclass worth pinning down: these events are dimmer and redder than normal SNe Ia and fade quickly.

An international team led by M. Kopsacheili, with L. Galbany, G. Folatelli, M. M. Phillips and some 30 co-authors, presents follow-up observations of SN 2023vjh in the elliptical galaxy MCG+04-10-013. Its light-curve shape parameters (Δm₁₅(B) = 1.89 ± 0.01 mag, s_BV = 0.45 ± 0.03) place it firmly among fast-declining, subluminous SNe Ia. Near-peak spectra show strong Si II, Ca II and Ti II, indicating a cool photosphere and putting the event in the “cool” and extreme-cool regions of the standard classification diagrams; measured expansion velocities and pseudo-equivalent widths confirm it is an extremely cool event, with relatively large reddening of 0.2–0.35 mag. Three late-phase near-infrared spectra show the Ca II NIR triplet plus Fe II and Co II, but no obvious H-band break. Although it falls in the same regions as other well-studied 91bg-like supernovae, SN 2023vjh deviates within the class — notably in being unusually faint. Posted to arXiv on 9 July 2026 and covered on 19 July.

Ia型超新星は連星中の白色矮星の爆発で、宇宙論の距離指標として使われる。なかでも暗くて減光が速い「1991bg型」の亜群は、普通のIa型より暗く赤く、急速に暗くなるため、性質の解明が重要だ。

M. Kopsacheiliを筆頭に、L. Galbany、G. Folatelli、M. M. Phillipsら約30名の国際チームは、楕円銀河MCG+04-10-013に現れたSN 2023vjhの追跡観測を報告した。光度曲線の形状パラメータ（Δm₁₅(B) = 1.89 ± 0.01等級、s_BV = 0.45 ± 0.03）は、この天体を減光の速い低光度のIa型にしっかりと位置づける。極大期付近のスペクトルにはSi II、Ca II、Ti IIの強い特徴が現れ、低温の光球を示す。分類図上では「クール」および極端なクール領域に入り、膨張速度や擬等価幅の測定からも極めて低温なイベントであることが確認された。赤化（星間減光）は0.2〜0.35等級と比較的大きい。後期の近赤外スペクトル3本にはCa IIの近赤外三重線、Fe II、Co IIの吸収が見える一方で、明瞭なHバンド・ブレークは見られない。既知の91bg型と同じ領域には入るものの、光度曲線が異常に暗いなど、クラス内でもずれを示す。arXivに2026年7月9日投稿、7月19日に報道された。（プレプリント）

🇯🇵 日本語で読む

When a high-energy photon, electron or ion strikes a molecule, everything that follows — charge migration, bond breaking, fragmentation — begins with electron motion on the attosecond timescale (1 as = 10⁻¹⁸ s). Because this “impulsive ionization” happens faster than nuclei can respond, its earliest dynamics have been extremely hard to observe directly.

Taran Driver, Zhaoheng Guo, James P. Cryan and colleagues used attosecond X-ray absorption spectroscopy at an X-ray free-electron laser to track the response dynamics of ionized para-aminophenol. By probing a core-level transition with an attosecond X-ray pulse after impulsive ionization, the team followed how the remaining electrons rearrange themselves around the newly created hole. The work provides a direct experimental window on the very first femtoseconds — and sub-femtoseconds — after a molecule is ionized, a regime that until now was mostly the domain of theory. Published in Nature Physics on 20 July 2026; an accompanying Research Briefing appeared on 22 July.

高エネルギーの光子・電子・イオンが分子に衝突すると、電荷移動、結合の切断、解離といったその後のすべてが、アト秒（1 as = 10⁻¹⁸秒）スケールの電子の運動から始まる。この「衝撃的イオン化（impulsive ionization）」は原子核が動くよりも速く起こるため、その最初期のダイナミクスを直接観測することは極めて難しかった。

Taran Driver、Zhaoheng Guo、James P. Cryanらは、X線自由電子レーザーによるアト秒X線吸収分光を用い、イオン化されたpara-アミノフェノールの応答ダイナミクスを追跡した。衝撃的イオン化の直後にアト秒X線パルスで内殻遷移をプローブすることで、新たに生じた「正孔」のまわりで残された電子がどう再配置していくかを追いかけた。これまで主に理論の領域だった「分子がイオン化された直後の数フェムト秒〜サブフェムト秒」に、実験から直接切り込む成果である。Nature Physics 2026年7月20日掲載。関連するResearch Briefingが7月22日に公開された。

🇯🇵 日本語で読む

Sugars are central to prebiotic chemistry: ribose forms the backbone of RNA, and simple sugars are plausible feedstocks for the chemistry that preceded life. Whether such molecules can form in space — rather than only on planetary surfaces — bears directly on how life’s ingredients are delivered to young worlds.

A team led by Izaskun Jiménez-Serra (Centre for Astrobiology, CAB / CSIC-INTA, Spain) now reports the first detection of a sugar in the interstellar medium: erythrulose, a chiral four-carbon ketose (C₄H₈O₄). The detection was made toward the Galactic Centre molecular cloud G+0.693−0.027 through ultrasensitive, broadband spectral surveys with the Yebes 40 m and IRAM 30 m telescopes, with 12 emission lines matching laboratory spectra. Erythrulose appears to be at least eight times more abundant than the analogous three-carbon sugars, which remain undetected in the same data; quantum-chemical and astrochemical models indicate it forms efficiently on interstellar dust grains from simpler two-carbon aldehydes and alcohols. With 14 atoms it is the largest non-cyclic species identified in the interstellar medium so far, and only the second chiral molecule ever reported there — chirality being one of the outstanding puzzles of origin-of-life research. Published online in Nature Astronomy on 14 July 2026; a News & Views followed on 20 July.

糖は生命前化学（prebiotic chemistry）の中心にある。リボースはRNAの骨格をなし、単純な糖は生命に先立つ化学反応の出発物質になりうる。こうした分子が惑星表面だけでなく宇宙空間でも生成できるのかは、生命の材料が若い惑星にどう届けられるかという問いに直結する。

Izaskun Jiménez-Serra（スペイン宇宙生物学センターCAB / CSIC-INTA）率いるチームが、星間物質における糖の初検出を報告した。見つかったのはキラルな4炭素のケトース「エリスルロース（erythrulose）」（C₄H₈O₄）。銀河中心の分子雲G+0.693−0.027を対象としたYebes 40m望遠鏡とIRAM 30m望遠鏡の超高感度・広帯域スペクトルサーベイで、実験室スペクトルと一致する12本の輝線から同定された。エリスルロースは、同じ観測で未検出にとどまった3炭素の糖より少なくとも8倍豊富に存在するように見える。量子化学計算と星間化学モデルは、より単純な2炭素のアルデヒドやアルコールから星間ダスト粒子の表面で効率よく生成しうることを示した。14原子からなるこの分子は、星間物質で同定された非環状分子として最大であり、星間物質で報告された2例目のキラル分子でもある——分子の「利き手」は生命起源研究最大級の謎の一つだ。論文はNature Astronomyに2026年7月14日オンライン公開され、7月20日に解説記事（News & Views）が出た。

🇯🇵 日本語で読む

Planets around massive B-type stars at intermediate orbital distances have remained largely unexplored, because hot, rapidly rotating massive stars are poor targets for the radial-velocity method. A common workaround is to observe them after they evolve into cooler giants — but then one must prove that the giant really descended from a massive progenitor.

Wen-Xu Lin, Sheng-Bang Qian, Ming Lian and colleagues show that four evolved planet-hosting stars — HD 2952, HD 120084, HIP 65891 and HIP 67537 — are secondary-clump giants descended from B-type progenitors. Secondary-clump giants are core-helium-burning stars massive enough to have avoided the electron-degenerate helium flash, so their presence is a reliable mass tag. The result demonstrates that planetary systems can and do exist around stars considerably more massive than the Sun. Published open access in Nature Communications, 20 July 2026.

重いB型星のまわりを中間的な軌道距離で回る惑星は、ほとんど探査されてこなかった。高温で自転が速い大質量星は、視線速度法（ドップラー法）のターゲットとして極めて不向きだからだ。そこでよく使われる回避策が、進化して低温の巨星になった後に観測するという方法だが、その場合「その巨星が本当に大質量星の成れの果てなのか」を示す必要がある。

Wen-Xu Lin、Sheng-Bang Qian、Ming Lianらは、系外惑星を持つ4つの進化した星——HD 2952、HD 120084、HIP 65891、HIP 67537——が、B型星を前身とするセカンダリクランプ巨星であることを示した。セカンダリクランプ巨星は、電子縮退によるヘリウムフラッシュを起こさずに済むほど質量が大きい、中心でヘリウム燃焼中の星であり、その所属自体が「もとは大質量星だった」という信頼できる目印になる。太陽よりかなり重い星のまわりにも惑星系が存在しうることを実証した成果である。Nature Communications 2026年7月20日、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

Erwin Schrödinger is often cast as a reactionary: the man who invented the wave equation, then recoiled from the indeterminism that quantum mechanics brought with it, and mocked the whole business with a cat in a box.

Flavio Del Santo and Nicolas Gisin argue that a closer reading of his writings tells a different story. On their reading, Schrödinger’s views on determinism were more complex — and in places more radical — than the standard caricature, rather than simply conservative. The piece is a reminder that the historiography of quantum foundations is still very much alive, and that “who believed what” in the 1920s and 1930s is not a settled question. Comment published in Nature Reviews Physics 8, 472–473 (20 July 2026).

エルヴィン・シュレーディンガーは、しばしば「反動的」な人物として語られる。波動方程式を生み出しておきながら、量子力学がもたらした非決定性から後ずさりし、箱の中の猫でその不条理を皮肉った人物、というわけだ。

Flavio Del SantoとNicolas Gisinは、彼の著作を丁寧に読み直すと違う像が浮かぶと論じる。両氏の見立てでは、決定論をめぐるシュレーディンガーの立場は通俗的な戯画よりも複雑で、局面によってはむしろラディカルですらあった——単なる保守派ではなかった、というのだ。量子論の基礎をめぐる歴史記述はいまなお生きた研究対象であり、1920〜30年代に「誰が何を信じていたか」は決着済みの問いではないことを思い出させる論考である。Nature Reviews Physics 8巻 472〜473ページ（2026年7月20日）。

🇯🇵 日本語で読む

High energy density (HED) science studies matter at extreme pressures and across a wide range of temperatures — conditions found deep inside planets and stars, and in fusion reactions. It spans plasma physics, warm dense matter and condensed matter, and connects to planetary science, materials science and fusion energy research.

In a forward-looking PRL Essay, Federica Coppari argues that recent breakthroughs in HED science are profoundly reshaping understanding across these multiple fields. Enabling technologies — above all ultraintense laser-driven compression — are producing a steady stream of new insight into how matter behaves when squeezed to conditions no ordinary laboratory can reach. Phys. Rev. Lett. 137, 040001, published 20 July 2026.

高エネルギー密度（HED）科学は、極端な圧力と幅広い温度域における物質——惑星や恒星の深部、そして核融合反応の現場に見られる条件——を研究する分野である。プラズマ物理学、ウォームデンスマター、凝縮系物理学にまたがり、惑星科学・材料科学・核融合エネルギー研究とも接続する。

Federica Coppariによる将来展望型のPRLエッセイは、HED科学における近年のブレークスルーが、これら複数の分野にまたがる理解を根本から作り替えつつあると論じる。とりわけ超高強度レーザーによる圧縮といった技術革新が、通常の実験室では到達できない条件下で物質がどう振る舞うかについて、新しい知見を次々と生み出している。Phys. Rev. Lett. 137, 040001、2026年7月20日出版。

🇯🇵 日本語で読む

Most of the ordinary matter (baryons) in the Universe is not in stars but in diffuse plasma between and around galaxies — notoriously hard to see. The dispersion measure of extragalactic fast radio bursts (FRBs), which records the total column of free electrons along the line of sight, is a powerful probe of exactly this material.

This work shows that by cross-correlating the dispersion of background FRBs with the positions of foreground galaxies, one can study the relative spatial distributions of plasma and galaxies on scales from 0.1 to 50 Mpc. That range is precisely where feedback processes in galaxy formation — supernova winds, AGN outflows — are expected to push gas out of halos, so the measurement bears directly on how galaxies redistribute their baryons. Concretely, the team measured the dispersion–galaxy angular cross-power spectrum between 2,870 FRBs from the Second CHIME/FRB Catalog and nearly 6 million galaxies from the DESI Legacy Imaging Survey; across five photometric redshift bins spanning 0.05 < z < 0.5, this yields the first definitive detection — at 4.9σ — of spatial correlations in FRB dispersion measure caused by cosmic structure. Phys. Rev. Lett. 137, 041001, published 21 July 2026.

宇宙の通常物質（バリオン）の大半は星の中ではなく、銀河の間や周囲に広がる希薄なプラズマとして存在しており、これが極めて観測しづらい。視線方向の自由電子の総量を記録する、銀河系外高速電波バースト（FRB）の分散量（dispersion measure）は、まさにこの物質を探る強力なプローブとなる。

本研究は、背景のFRBの分散量と手前の銀河の位置を相互相関させることで、0.1〜50 Mpcのスケールにわたってプラズマと銀河の相対的な空間分布を調べられることを示した。この範囲はちょうど、超新星風や活動銀河核アウトフローといった銀河形成のフィードバック過程がガスをハローの外へ押し出すと期待されるスケールであり、銀河がバリオンをどう再分配するかに直接切り込む測定になる。具体的には、CHIME/FRB第2カタログの2,870個のFRBと、DESIレガシー撮像サーベイの約600万個の銀河とのあいだで分散量–銀河の角度クロスパワースペクトルを測定。0.05 < z < 0.5の5つの測光赤方偏移ビンにわたり、宇宙の大規模構造に起因するFRB分散量の空間相関を4.9σではじめて決定的に検出した。Phys. Rev. Lett. 137, 041001、2026年7月21日出版。

🇯🇵 日本語で読む

Superconductivity in the bilayer nickelate La₃Ni₂O₇ has been one of the hottest topics in condensed matter since its discovery under pressure, not least because nickelates are chemically close cousins of the cuprates. But a central question remained open: which orbitals actually pair? Theory has been split between scenarios dominated by the d_z² bands (with interlayer coupling doing the work) and those dominated by the in-plane d_x²−y² bands, as in the cuprates.

Wenjie Sun, Zhicheng Jiang, Yuefeng Nie and colleagues now report the observation of a superconductivity-induced leading-edge gap in La₃Ni₂O₇, resolving the structure of the superconducting gap directly. The Fermi surface is shown to derive mainly from the d_x²−y² bands, with minimal involvement of the d_z² band — a strong constraint on pairing theories and a point of contact with cuprate phenomenology. Nature Physics, 21 July 2026.

二層ニッケル酸化物La₃Ni₂O₇の超伝導は、高圧下での発見以来、凝縮系物理学でもっとも熱いテーマの一つだ。ニッケル酸化物は化学的に銅酸化物（キュプレート）の近縁だからでもある。しかし中心的な問いが未解決のまま残っていた——実際に対を組んでいるのはどの軌道か？ 理論は、層間結合が主役となるd_z²バンド優勢のシナリオと、キュプレート同様に面内のd_x²−y²バンドが主役となるシナリオに割れていた。

Wenjie Sun、Zhicheng Jiang、Yuefeng Nieらは、La₃Ni₂O₇において超伝導由来のリーディングエッジ・ギャップを観測し、超伝導ギャップの構造を直接分解した。その結果、フェルミ面は主に d_x²−y² バンド由来で、d_z² バンドの関与はごくわずかであることが示された。対形成理論に対する強い制約であり、キュプレートの現象論との接点でもある。Nature Physics 2026年7月21日。

🇯🇵 日本語で読む

Orbital order — a spontaneous choice of which electron orbital is occupied, breaking rotational symmetry — is notoriously difficult to isolate, because it usually arrives entangled with structural (lattice) and magnetic transitions. Disentangling the orbital degree of freedom from its companions is a long-standing experimental challenge.

A new study on an intermetallic compound reveals a surface 5d-orbital order, identified through both its electronic band structure and its real-space fingerprints. The two-pronged evidence — momentum space and real space — is what makes the identification convincing. The result adds to a broader theme in current condensed matter physics: moving beyond charge transport to exploit orbital, spin and other electronic degrees of freedom. News & Views by Pochang Chen and Md Shafayat Hossain, Nature Physics, 21 July 2026.

軌道秩序——どの電子軌道が占有されるかを系が自発的に選び、回転対称性を破る現象——は、単独で取り出すのが極めて難しい。ふつうは構造（格子）転移や磁気転移と絡み合って現れるからだ。軌道の自由度を他から切り分けることは、長年の実験的課題だった。

新たな研究は、ある金属間化合物において表面の5d軌道秩序を、電子バンド構造と実空間での指紋の両面から同定した。運動量空間と実空間という二方向からの証拠が揃った点が、この同定を説得力あるものにしている。電荷輸送を超えて軌道・スピンなどの電子自由度を活用しようという、現在の凝縮系物理学の大きな流れに連なる成果でもある。Pochang Chen、Md Shafayat HossainによるNews & Views、Nature Physics 2026年7月21日。

🇯🇵 日本語で読む

Some near-Earth objects show tiny nongravitational accelerations — motions that cannot be explained by gravity alone — despite showing no visible coma or tail. These “dark comets” are thought to be outgassing ices too faintly to see, but proving it has been hard.

This work shows that astrometry of the near-Earth object (875163) 1998 SH2 spanning 1998 to 2025 reveals orbital perturbations consistent with cometary outgassing. No activity was visible in archival images, but follow-up observations with large-aperture telescopes — ESO’s Very Large Telescope (VLT) and the Canada–France–Hawaii Telescope (CFHT) — revealed a weak, low-surface-brightness tail, proving that 1998 SH2 is genuinely a cometary object; it has since received the periodic-comet designation P/1998 SH2. The methodological point is the important one: when cometary activity is weak, outgassing can go undetected for decades, so nongravitational perturbations measured over long astrometric arcs provide an independent diagnostic for identifying comets — implying that more near-Earth objects currently catalogued as asteroids may in fact be comets. This also bears on planetary defence, since impact-risk calculations for the near-Earth catalogue generally assume gravity-only dynamics. Nature Astronomy, July 2026.

一部の地球近傍天体（NEO）は、目に見えるコマや尾を持たないにもかかわらず、重力だけでは説明できないわずかな非重力加速度を示す。こうした「ダークコメット」は、見えないほど微弱に氷を噴出していると考えられてきたが、それを証明するのは難しかった。

本研究は、地球近傍天体（875163）1998 SH2の1998年から2025年に及ぶ位置天文データを解析し、彗星の脱ガスと整合的な軌道摂動を見いだした。アーカイブ画像に活動の征候はなかったが、大口径望遠鏡——ESOの超大型望遠鏡（VLT）とカナダ・フランス・ハワイ望遠鏡（CFHT）——による追観測で微弱な低表面輝度の尾を検出し、1998 SH2が実際に彗星であることを証明した。この天体にはその後、周期彗星を示す符号P/1998 SH2が付与されている。重要なのは方法論だ。彗星活動が弱い場合、脱ガスは何十年も見逃されうるため、長期間の位置天文データから得られる非重力摂動は、彗星を見分ける独立な診断指標になる。現在小惑星として登録されている地球近傍天体のなかに、実は彗星だったものがさらに含まれる可能性がある。衝突リスク評価は通常重力のみの力学を前提とするため、プラネタリーディフェンス（地球防衛）にも直接関わる。Nature Astronomy 2026年7月。

🇯🇵 日本語で読む

Most stars are born in binaries, so in principle many supernova remnants should come in pairs — two explosions from two stars that once orbited each other. Yet no surviving pair of supernova remnants from the same stellar system had ever been identified.

Miltiadis Michailidis, Marianne Lemoine-Goumard, Nicola Omodei and colleagues report that the progenitors of the supernova remnants IC 443 and G189.6+3.3 may have formed a binary system. The key evidence is their shared interactions with the same surrounding clouds: the two remnants appear to be plowing into common material, which is difficult to arrange unless they exploded in the same place. If confirmed, this would be a candidate binary-system supernova pair with no known analogue. Published open access in Nature Communications 17, 6190 (21 July 2026).

星の多くは連星として生まれる。ならば原理的には、かつて互いを回っていた2つの星がそれぞれ爆発した「ペアの超新星残骸」が数多くあってよいはずだ。ところが、同一の恒星系に由来する超新星残骸のペアは、これまで一つも同定されていなかった。

Miltiadis Michailidis、Marianne Lemoine-Goumard、Nicola Omodeiらは、超新星残骸IC 443とG189.6+3.3の母天体が連星系を形成していた可能性を報告した。決め手は周囲の同じ雲との相互作用を共有していること——2つの残骸が共通の物質に突入しているように見えるのだが、これは同じ場所で爆発したのでなければ説明しにくい。確証されれば、既知の類例がない連星起源の超新星ペアの候補となる。Nature Communications 17, 6190（2026年7月21日）、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

In a burning fusion plasma, energetic alpha particles can resonantly drive Alfvén eigenmodes, which in turn can eject those very particles before they finish heating the plasma. Understanding how such modes saturate nonlinearly is therefore crucial for predicting high-performance tokamak operation.

This study addresses the nonlinear saturation of reversed-shear Alfvén eigenmodes (RSAEs) in tokamaks, employing both nonlinear gyrokinetic simulations and analytic theory. The key result: with energetic-particle dynamics kept linear, the suppression and eventual saturation of the RSAE occur via downward frequency chirping induced by the beat-driven zonal current — as the frequency chirps down, mode conversion into radially propagating, electron-Landau-damped kinetic Alfvén waves strengthens, enhancing convective (radiative) damping until the mode saturates. Theory and simulations agree both qualitatively and quantitatively. RSAEs are localized near the minimum of the safety factor q in reversed-shear configurations, making them a distinctive and practically important class of energetic-particle-driven instability. Phys. Rev. Lett. 137, 045101, published 21 July 2026.

燃焼中の核融合プラズマでは、高エネルギーのアルファ粒子がAlfvén固有モードを共鳴的に駆動し、そのモードが今度はアルファ粒子自身をプラズマ加熱を終える前に外へ弾き出してしまうことがある。したがって、こうしたモードが非線形にどう飽和するかを理解することは、高性能トカマク運転を予測するうえで決定的に重要だ。

本研究は、トカマクにおける反転磁気シアAlfvén固有モード（RSAE）の非線形飽和を、非線形ジャイロ運動論シミュレーションと解析的理論の双方を用いて扱った。鍵となる結果はこうだ。高エネルギー粒子のダイナミクスを線形に保った条件では、RSAEの抑制と最終的な飽和はビート駆動されたゾナル電流が引き起こす下向きの周波数チャーピングを介して進む。周波数が下がるにつれて、径方向へ伝播する電子ランダウ減衰型の運動論的Alfvén波へのモード変換が強まり、対流的（輐射的）減衰が増して飽和に至る。理論はシミュレーションと定性的にも定量的にも良く一致した。RSAEは反転磁気シア配位における安全係数qの極小付近に局在するモードであり、高エネルギー粒子駆動不安定性のなかでも特徴的かつ実用上重要なクラスである。Phys. Rev. Lett. 137, 045101、2026年7月21日出版。

🇯🇵 日本語で読む

Most cosmic rays are charged particles — protons and heavier nuclei — and interstellar magnetic fields bend their paths, erasing any memory of where they came from. Neutrinos do not have that problem. Being electrically neutral and almost non-interacting, a high-energy neutrino travels essentially straight from its source to Earth, which makes it the single best pointer to whatever is accelerating particles to PeV energies. Such sources are nicknamed PeVatrons.

On 4 October 2023 the IceCube detector at the South Pole recorded a high-energy neutrino event, IC-231004A, arriving from the direction of Leo. The very next day the Zwicky Transient Facility at Palomar found a Type Ibn supernova, SN 2023uqf, in that same patch of sky. Type Ibn supernovae are “interaction-powered”: the exploding star ploughs into a dense shell of helium-rich material it shed shortly before death, and that collision is exactly the kind of environment where shocks can accelerate protons to enormous energies. Ryo Sawada (RIKEN iTHEMS), Yusuke Inoue (Kyoto University) and Yosuke Ashida (Tohoku University) modelled the system to test whether SN 2023uqf could plausibly have produced the neutrino. Their conclusion is carefully hedged — this is not a claim that IC-231004A came from SN 2023uqf — but it shows that interaction-powered Type Ibn supernovae are viable transient PeVatron candidates, a class worth systematically following up in the multi-messenger era. The Astrophysical Journal Letters, 8 July 2026; announced by RIKEN on 21 July.

宇宙線の大半は陽子やより重い原子核といった荷電粒子であり、星間磁場に進路を曲げられて出身地の記憶を失ってしまう。ニュートリノにはその問題がない。電気的に中性でほとんど相互作用しないため、高エネルギーニュートリノは発生源から地球までほぼ一直線に飛来する。粒子をPeV（ペタ電子ボルト）級まで加速している「何か」を指し示す、最良の道しるべである。そうした天体は「ペバトロン（PeVatron）」と呼ばれる。

2023年10月4日、南極のニュートリノ観測装置「アイスキューブ（IceCube）」が、しし座の方向から飛来した高エネルギーニュートリノ事象「IC-231004A」を検出した。その翌日、パロマー山天文台のツビッキー突発天体観測施設（ZTF）が、まさに同じ天域にIbn型超新星「SN 2023uqf」を発見する。Ibn型超新星は「相互作用駆動型」だ。爆発した星が、死の直前に自ら放出したヘリウムに富む濃密な物質の殻へ突っ込む——この衝突こそ、衝撃波が陽子を莫大なエネルギーまで加速しうる、まさにその種の環境である。澤田涼（理研 数理創造研究センター iTHEMS 基礎科学特別研究員）、井上裕介（京都大学大学院理学研究科）、芦田洋輔（東北大学大学院理学研究科）の共同研究チームは、SN 2023uqfがこのニュートリノを生み出しえたかを理論的に検証した。結論は慎重に留保されている——IC-231004Aの発生源がSN 2023uqfだと断定するものではない。しかし、相互作用駆動型のIbn型超新星が一過性のペバトロン候補として十分成立しうることを示した点で、マルチメッセンジャー天文学の時代に系統的に追跡すべき天体種族を一つ提示した成果である。The Astrophysical Journal Letters 2026年7月8日付、理研は7月21日に発表。

🇯🇵 日本語で読む

More than 6,000 exoplanets have been found, yet no exomoon has ever been confidently detected. Candidates exist but remain controversial. Brown dwarfs sit between planets and stars; an object orbiting such a substellar companion is called an exosatellite, and whether it also qualifies as an “exomoon” is unsettled because the term lacks a formal definition.

Kevin Hoy, Alice Zurlo and colleagues applied radial-velocity analysis — the same technique Mayor and Queloz used in 1995 to find the first exoplanet around a Sun-like star — to VLT/CRIRES+ spectra of the directly imaged brown dwarf companion CD-35 2722 B. They find what appears to be the periodic signal of at least one orbiting satellite. Their best-fitting model includes a satellite with a minimum mass of about 0.9 Jupiter masses and a period of around 170 days. This is, to the authors’ knowledge, the first time the RV technique has produced evidence of satellites around a companion brown dwarf. Whether it meets the (currently undefined) criteria for an exomoon is uncertain, but it is a marked step toward the first uncontroversial detection, since improving technology will let the same method reach less massive targets. Nature 655, 865–869 (published 22 July 2026); the finding immediately sparked debate over what should count as a moon.

これまでに6,000個を超える系外惑星が見つかっているが、系外衛星（エクソムーン）が確証をもって検出された例はまだない。候補はあるものの議論が続いている。褐色矮星は惑星と恒星の中間に位置する天体で、そうした準恒星伴星のまわりを回る天体は外衛星（exosatellite）と呼ばれる。ただし「エクソムーン」と呼んでよいかは、用語に正式な定義がないため決着していない。

Kevin Hoy、Alice Zurloらは、1995年にMayorとQuelozが太陽型星まわりの初の系外惑星を発見したのと同じ視線速度（RV）解析を、直接撮像された褐色矮星伴星CD-35 2722 BのVLT/CRIRES+スペクトルに適用した。その結果、少なくとも1つの周回衛星による周期的シグナルと見られるものを検出した。最良の当てはめモデルは、最小質量約0.9木星質量、公転周期約170日の衛星を含む。著者らの知る限り、RV法によって伴星である褐色矮星まわりの衛星の証拠が得られたのはこれが初めてだという。この天体が（現時点で未定義の）エクソムーンの基準を満たすかは不確かだが、技術の進歩によって同じ手法をより軽い天体へ適用できるようになるため、「議論の余地のない初検出」に向けた大きな一歩である。Nature 655巻 865〜869ページ（2026年7月22日出版）。発表直後から「何をもって衛星と呼ぶか」をめぐる議論を呼んだ。

🇯🇵 日本語で読む

It has been widely accepted that the severity of geomagnetic storms — magnetic disturbances in Earth’s outer atmosphere — saturates: beyond a certain solar-wind driving strength, the storm response stops growing. That apparent ceiling has shaped estimates of the worst-case space weather that power grids, satellites and communications must withstand.

This Nature News & Views piece explains that the upper limit is an illusion. It arises from uncertainty in measuring solar-wind strength: when the driving parameter is noisy, extreme measured values are systematically overestimates, and the true value regresses toward the mean — which makes the storm response look as though it flattens out at the high end. Correct for that statistical artefact and the saturation disappears. The practical implication is uncomfortable: extreme geomagnetic storms may be more severe than current models assume. Published 22 July 2026.

磁気嵐（地球の外部大気における磁場擾乱）の激しさには飽和がある——太陽風の駆動強度がある値を超えると嵐の応答はそれ以上大きくならない——というのが広く受け入れられてきた見方だ。この見かけの上限は、送電網・人工衛星・通信が耐えるべき「最悪の宇宙天気」の見積もりを規定してきた。

NatureのNews & Viewsは、この上限が錯覚であると説明する。原因は太陽風強度の測定不確かさにある。駆動パラメータにノイズがあると、極端に大きな測定値は系統的に過大評価となり、真の値は平均へと回帰する。その結果、高い側で嵐の応答が頭打ちになったように見えてしまうのだ。この統計的なアーティファクトを補正すると、飽和は消える。実務上の含意は厄介である——極端な磁気嵐は、現行モデルの想定よりも激しいかもしれない。2026年7月22日公開。

🇯🇵 日本語で読む

Kagome metals host an unusual mix of superconductivity, charge order and topological band features, and the role of magnetic impurities in shaping that mix has remained unresolved. In a conventional superconductor a magnetic impurity is pair-breaking; in a kagome system with competing orders the outcome is far less obvious.

A new study on a magnetically doped kagome superconductor reveals anisotropic Kondo resonances intertwined with the superconducting gap. In other words, the impurity spin is screened by the conduction electrons (the Kondo effect) in a direction-dependent way, and that screening does not simply coexist with superconductivity — the two are entangled in the local electronic spectrum. News & Views by Barun Ghosh, Nature Physics, 22 July 2026.

カゴメ金属は、超伝導・電荷秩序・トポロジカルなバンド構造という珍しい組み合わせを併せ持つ。その組み合わせを磁性不純物がどう変えるのかは未解決の問題だった。通常の超伝導体なら磁性不純物は対を壊す働きをするが、複数の秩序が競合するカゴメ系では結果ははるかに自明でない。

磁性元素をドープしたカゴメ超伝導体を対象とした新たな研究は、超伝導ギャップと絡み合った異方的な近藤共鳴を明らかにした。つまり、不純物スピンが伝導電子によって遮蔽される近藤効果が方向依存性を持ち、その遮蔽は超伝導と単に共存しているのではなく、局所電子スペクトルのなかで両者が絡み合っているのである。Barun GhoshによるNews & Views、Nature Physics 2026年7月22日。

🇯🇵 日本語で読む

Cuprate high-temperature superconductivity emerges when holes are doped into a Mott insulator, but almost everything we know about it comes from the collective end of the story — charge order, pseudogap, superconductivity. What the very first doped holes actually look like, one at a time, has been much harder to see.

New work shows that the first holes doped into a cuprate create atomic-scale electronic states — described as “electronic clovers” for their shape — which then combine into larger motifs. This offers a genuinely bottom-up view of how charge order and superconducting phenomena emerge from individual dopants, rather than inferring the microscopic picture backwards from macroscopic order. News & Views by Eduardo H. da Silva Neto, Nature Physics, 22 July 2026.

銅酸化物の高温超伝導は、モット絶縁体にホールをドープすることで現れる。しかし我々の知識のほとんどは、電荷秩序・擬ギャップ・超伝導といった集団的な側からのものだ。最初にドープされたホールが1個ずつどんな姿をしているのかを見ることは、はるかに難しかった。

新しい研究は、銅酸化物に最初にドープされたホールが原子スケールの電子状態を作ることを示した。その形状から「電子のクローバー」と表現されるこの状態が、やがてより大きなモチーフへと結合していく。マクロな秩序から微視的描像を逆算するのではなく、個々のドーパントから電荷秩序や超伝導現象がどう立ち上がるかをボトムアップで見る視点を与える成果である。Eduardo H. da Silva NetoによるNews & Views、Nature Physics 2026年7月22日。

🇯🇵 日本語で読む

Nature published an explainer on how quantum computers work, aimed at readers outside the field. Its framing reflects a shift in mood: recent breakthroughs suggest usable devices could arrive within a decade.

The timing is not accidental. Over the past year the field has seen steady progress on the hardest problem — quantum error correction — including, elsewhere in July 2026, the encoding and correction of a logical qubit within the internal states of a single trapped ion. Explainers like this one matter because the gap between what quantum computers can actually do and what they are popularly believed to do remains large. By Dan Fox and Davide Castelvecchi, Nature, 22 July 2026.

Natureが、専門外の読者に向けて量子コンピュータの動作原理を解説する記事を公開した。その切り口には空気の変化が表れている——近年のブレークスルーにより、実用に耐えるデバイスが10年以内に登場しうるという見立てだ。

タイミングは偶然ではない。この1年、分野最大の難問である量子誤り訂正で着実な前進があり、2026年7月には単一のトラップイオンの内部状態に論理量子ビットを符号化して誤り訂正する成果も報告されている。こうした解説記事に意味があるのは、量子コンピュータに実際にできることと、世間で信じられていることの間に依然として大きな隔たりがあるからだ。Dan Fox、Davide Castelvecchiによる、Nature 2026年7月22日。

🇯🇵 日本語で読む

Heat in solids is usually carried diffusively by phonons that scatter constantly, which is why it spreads out in all directions. But if phonons can travel far enough without scattering, heat flow becomes wave-like and can be focused along particular crystal directions — a phenomenon called phonon focusing. Historically this required cryogenic temperatures, where phonon lifetimes are long.

Man Li, Huan Wu, Yongjie Hu and colleagues now demonstrate phonon focusing at room temperature. They observe long-lived phonon waves and transport that depends on crystal orientation — the signature of focusing rather than diffusion. Because the effect survives at ambient conditions, it opens practical opportunities for directional heat control in future technologies: steering waste heat away from hotspots in electronics, or engineering thermal circuits much as one engineers electrical ones. Nature Physics, 23 July 2026.

固体中の熱は通常、絶えず散乱するフォノンによって拡散的に運ばれる。だからこそ熱はあらゆる方向へ広がっていく。しかしフォノンが散乱せずに十分遠くまで進めるなら、熱の流れは波的になり、特定の結晶方位に沿って集束しうる。これがフォノン集束（phonon focusing）だ。従来、この現象を見るにはフォノン寿命が長くなる極低温が必要とされてきた。

Man Li、Huan Wu、Yongjie Huらは、室温でのフォノン集束を実証した。長寿命のフォノン波と、結晶方位に依存する輸送——拡散ではなく集束の証拠——を観測している。常温条件で効果が生き残るため、将来技術における指向性の熱制御に実用的な可能性が開ける。電子機器のホットスポットから廃熱を逃がす方向を制御したり、電気回路を設計するように熱回路を設計したり、といった応用が考えられる。Nature Physics 2026年7月23日。

🇯🇵 日本語で読む

The 2026 Fields Medals — mathematics’ most famous prize, awarded every four years to two to four mathematicians under the age of 40 — were announced on 23 July at the opening ceremony of the International Congress of Mathematicians (ICM) in Philadelphia, the first ICM held in the United States since 1986. The winners are Yu Deng (University of Chicago), John Pardon (Stony Brook University), Jacob Tsimerman (University of Toronto) and Hong Wang (New York University / IHÉS, France).

Deng and Wang are the first Chinese-born winners since Shing-Tung Yau in 1982, and Wang is only the third woman ever to receive a Fields Medal, after Maryam Mirzakhani (2014) and Maryna Viazovska (2022); her recognized work includes the resolution, with Joshua Zahl, of the three-dimensional Kakeya conjecture. The physics connection is unusually direct this year: Deng was cited for the rigorous derivation of the Boltzmann equation from hard-sphere dynamics and of wave kinetic equations from nonlinear dispersive systems — core problems of mathematical physics. Reported by Davide Castelvecchi, Nature, 23 July 2026.

2026年のフィールズ賞——4年に一度、40歳未満の数学者2〜4名に贈られる数学界でもっとも有名な賞——が、7月23日、フィラデルフィアで開かれた国際数学者会議（ICM）の開会式で発表された。米国でのICM開催は1986年以来である。受賞者はYu Deng（シカゴ大学）、John Pardon（ストーニーブルック大学）、Jacob Tsimerman（トロント大学）、Hong Wang（ニューヨーク大学／仏 IHÉS）の4名。

DengとWangは1982年の丘成桐（シン＝トゥン・ヤウ）以来となる中国出身の受賞者であり、Wangはマリアム・ミルザハニ（2014年）、マリナ・ヴィヤゾフスカ（2022年）に続く史上3人目の女性受賞者となった。Wangの受賞理由には、Joshua Zahlとの共同研究による3次元掛谷予想（Kakeya conjecture）の解決が含まれる。今回は物理学との接点もとりわけ直接的だ。Dengの受賞理由は、剛体球力学からのボルツマン方程式の厳密な導出や、非線形分散系からの波動運動論的方程式の導出など、数理物理学の中心問題そのものである。Davide Castelvecchiによる報道、Nature 2026年7月23日。

🇯🇵 日本語で読む

Characterizing what a quantum device actually does — learning its noise channels — is a prerequisite for error correction, but the number of experiments required grows punishingly with system size. Theory says that using entanglement with a quantum memory can give an exponential advantage, but real memories are noisy, and it was unclear whether the advantage survives in practice.

Alireza Seif, Senrui Chen, Zlatko K. Minev and colleagues show that entanglement with a noisy quantum memory can significantly speed up learning of quantum processes. Combined with error mitigation, their method characterizes quantum noise at scale and outperforms entanglement-free approaches. This is a useful result precisely because it does not assume a fault-tolerant memory: the advantage is demonstrated with the imperfect hardware available now. Published open access in Nature Communications, 23 July 2026.

量子デバイスが実際に何をしているのか——そのノイズチャネルを学習すること——は誤り訂正の前提条件だが、必要な実験回数は系のサイズとともに手に負えないほど増える。理論的には量子メモリとのもつれを使えば指数関数的な優位が得られるとされるが、実際のメモリはノイズだらけであり、その優位が現実に生き残るのかは不明だった。

Alireza Seif、Senrui Chen、Zlatko K. Minevらは、ノイズのある量子メモリとのもつれでも量子過程の学習を大幅に高速化できることを示した。誤り緩和（error mitigation）と組み合わせることで、この手法は大規模に量子ノイズを特性評価し、もつれを使わない手法を上回る性能を示した。フォールトトレラントなメモリを前提としない点でこそ有用な成果であり、いま手に入る不完全なハードウェアで優位性が実証されている。Nature Communications 2026年7月23日、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

Resolving finite-temperature critical behaviour near a phase transition is computationally hard: correlation lengths diverge, so one needs large systems and careful finite-size scaling. Quantum annealers are usually pitched as optimizers, not as tools for equilibrium statistical mechanics.

Gianluca Teza, Francesco Campaioli, Oren Raz and colleagues demonstrate that a carefully calibrated quantum annealer can accurately extract the critical temperature and universal exponents of the two-dimensional Ising model at large system sizes. The 2D Ising model is exactly solvable, which is the point: it provides an unforgiving benchmark against which the annealer’s output can be validated. Success there suggests annealers may be usable as thermal samplers for models that are not exactly solvable. Published open access in Nature Communications, 23 July 2026.

相転移近傍の有限温度における臨界的振る舞いを分解することは計算上難しい。相関長が発散するため、大きな系と丁寧な有限サイズスケーリングが必要になるからだ。量子アニーラは通常、平衡統計力学のツールではなく最適化装置として売り込まれてきた。

Gianluca Teza、Francesco Campaioli、Oren Razらは、丁寧に校正された量子アニーラが、大きな系サイズにおいて2次元イジング模型の臨界温度と普遍的な臨界指数を正確に抽出できることを実証した。2次元イジング模型が厳密に解けることこそがポイントで、アニーラの出力を検証する容赦のないベンチマークとして機能する。ここで成功したということは、厳密には解けない模型に対しても熱的サンプラーとして使える可能性を示唆する。Nature Communications 2026年7月23日、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

Rydberg atoms are excellent microwave electrometers — their huge dipole moments make them exquisitely sensitive — and they are also a leading platform for quantum computing. Combining the two roles, so that computational control improves sensing, has proved harder than it sounds.

Stanisław Kurzyna, Bartosz Niewelt, Michał Parniak and colleagues demonstrate a microwave-sensing protocol based on collective Rydberg states in which the interatomic interactions themselves implement inherent error protection. The protocol is robust against detection losses — a dominant practical noise source, since photons that never reach the detector normally degrade the signal directly. Building the robustness into the physics rather than into post-processing is what makes the approach attractive. Published open access in Nature Communications, 24 July 2026.

リュードベリ原子は優れたマイクロ波電界センサーである。巨大な双極子モーメントゆえに極めて高感度だからだ。同時に量子計算の有力プラットフォームでもある。しかし、計算的な制御がセンシングを改善するようにこの二役を組み合わせることは、言葉ほど簡単ではなかった。

Stanisław Kurzyna、Bartosz Niewelt、Michał Parniakらは、集団的リュードベリ状態に基づくマイクロ波センシングのプロトコルを実証した。そこでは原子間相互作用そのものが内在的な誤り保護を実装する。このプロトコルは検出損失——検出器に届かなかった光子がそのまま信号劣化になるため、実用上の主要ノイズ源——に対して頑健である。頑健性を後処理ではなく物理そのものに埋め込んだ点が魅力だ。Nature Communications 2026年7月24日、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

A toroidal magnetic moment — spins arranged head-to-tail around a ring — is a genuinely distinct magnetic order parameter, neither ferromagnetic nor antiferromagnetic, and it couples magnetism to electric fields (magnetoelectricity). Molecular rings are natural hosts, but toroidal states have been hard to prepare and hard to detect.

Alessandro Soncini, Kieran Hymas, Annie K. Powell and colleagues show that near-infrared light can drive finite-temperature toroidal polarization in an Fe₁₀Dy₁₀ molecular ring, and that the resulting state is amenable to magnetoelectric readout. Both halves matter: optical driving gives a handle for preparation, and magnetoelectric readout gives a handle for detection — and crucially, this is at finite temperature rather than only in an idealized ground state. Published open access in Nature Communications, 24 July 2026.

トロイダル磁気モーメント——スピンがリング状に頭と尾をつないで並ぶ配置——は、強磁性でも反強磁性でもない、真に別種の磁気秩序パラメータであり、磁性と電場を結びつける（磁気電気効果）。分子リングは自然なホストだが、トロイダル状態は用意するのも検出するのも難しかった。

Alessandro Soncini、Kieran Hymas、Annie K. Powellらは、近赤外光によってFe₁₀Dy₁₀分子リングに有限温度のトロイダル分極を駆動できること、そしてその状態が磁気電気的に読み出せることを示した。両方が重要である。光による駆動は「用意する」手がかりを、磁気電気読み出しは「検出する」手がかりを与える。そして決定的なのは、理想化された基底状態ではなく有限温度での話だという点だ。Nature Communications 2026年7月24日、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

The quantum Hall effect is a two-dimensional phenomenon, but 3D semimetals can show analogous quasi-quantum Hall effects (QQHE) when the magnetic field pushes carriers into the lowest Landau level. The obstacle has been tunability: it is hard to lower the Fermi level enough in a semimetal to reach that regime at accessible fields.

Ian A. Leahy, Anthony D. Rice, Kirstin Alberi and colleagues achieve ultralow carrier densities in Cd₃As₂, revealing QQHE signatures at modest magnetic fields. Just as importantly, they show that charged disorder plays a critical role in degrading the quasi-quantization — a caution for anyone hoping to build devices on topological semimetals, where the same low carrier density that enables the effect also makes screening of charged impurities weak. Published open access in Communications Materials, 24 July 2026.

量子ホール効果は本来2次元の現象だが、3次元半金属でも磁場によってキャリアを最低ランダウ準位へ押し込めば、類似の準量子ホール効果（QQHE）が現れうる。障害となってきたのは可制御性だ。半金属でフェルミ準位を十分に下げ、到達可能な磁場でこの領域に入るのは難しい。

Ian A. Leahy、Anthony D. Rice、Kirstin Alberiらは、Cd₃As₂において超低キャリア密度を達成し、控えめな磁場でQQHEのシグナルを観測した。同じく重要なのは、荷電不純物による乱れが準量子化を著しく損なうことを示した点である。トポロジカル半金属でデバイスを作ろうとする者への警告でもある——効果を可能にするその低キャリア密度こそが、荷電不純物の遮蔽を弱めてしまうからだ。Communications Materials 2026年7月24日、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

Altermagnetism — a proposed third class of collinear magnetism, with compensated (zero net) moments but spin-split bands — has been one of the most energetic debates in magnetism, and RuO₂ has been its flagship candidate for metallic d-wave altermagnetism. Experiments have disagreed sharply about whether RuO₂ is magnetically ordered at all.

Mojtaba Alaei, Nafise Rezaei, Alireza Qaiumzadeh and colleagues use first-principles calculations to argue that RuO₂ thin films cannot stabilize a compensated antiferromagnetic order. Instead they find ferrimagnetic-like behaviour influenced by strain, film orientation and substrate effects. If correct, this clarifies the long-running experimental discrepancies by locating them in sample-dependent physics rather than in the intrinsic ground state — and it weakens the case for RuO₂ specifically, without settling altermagnetism as a concept. Published open access in Communications Materials, 24 July 2026.

アルターマグネティズム——正味の磁化はゼロ（補償）でありながらバンドがスピン分裂する、共線的磁性の第3のクラスとして提案された概念——は磁性研究でもっとも活発な論争の一つであり、RuO₂は金属的d波アルターマグネットの旗艦候補とされてきた。しかし、そもそもRuO₂が磁気秩序を持つのかどうかについて実験は激しく食い違っている。

Mojtaba Alaei、Nafise Rezaei、Alireza Qaiumzadehらは第一原理計算により、RuO₂薄膜では補償された反強磁性秩序は安定化しえないと論じた。代わりに見出されたのは、歪み・膜の配向・基板効果に左右されるフェリ磁性的な振る舞いである。これが正しければ、長年の実験的食い違いは本質的な基底状態ではなく試料依存の物理に由来することになり、説明がつく。RuO₂という個別候補の立場は弱まるが、アルターマグネティズムという概念自体の決着ではない。Communications Materials 2026年7月24日、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

The maser preceded the laser, but practical masers have long required cryogenics, vacuum tubes or exotic crystals such as pentacene-doped p-terphenyl; the 2018 diamond maser achieved continuous-wave room-temperature operation with nitrogen–vacancy centres, but diamond is hard to engineer into scalable devices. A semiconductor maser working continuously above room temperature would be a genuinely different proposition — compact, scalable and compatible with existing device technology.

Andreas Gottscholl, Maximilian Wagenhöfer, Andreas Sperlich and colleagues report the first maser realized in silicon carbide (SiC), based on optically pumped silicon-vacancy (V_Si) spin defects in 4H-SiC. The device achieves continuous-wave operation above room temperature with high gain, demonstrates microwave mode cooling, and functions as an ultrasensitive magnetometer. SiC is an industrially mature wide-bandgap semiconductor with well-characterized spin defects, which is exactly why this result points toward compact, scalable maser technologies rather than a laboratory curiosity. Published open access in Nature Communications 17, 7267 (25 July 2026).

メーザーはレーザーより先に生まれたが、実用的なメーザーは長らく極低温や真空管、あるいはペンタセンをドープしたp-ターフェニルのような特殊結晶を必要としてきた。2018年にはダイヤモンド中の窒素-空孔（NV）中心で室温連続波メーザーが実現したものの、ダイヤモンドをスケーラブルな素子に加工するのは難しい。半導体で、しかも室温を超えて連続動作するメーザーとなれば、話はまったく別だ——小型で、スケーラブルで、既存のデバイス技術と互換性があるからである。

Andreas Gottscholl、Maximilian Wagenhöfer、Andreas Sperlichらは、炭化ケイ素（SiC）で初となるメーザーを報告した。4H-SiC中のシリコン空孔（V_Si）スピン欠陥を光励起する方式である。このデバイスは室温を超える温度での連続波（CW）動作を高利得で達成し、マイクロ波モード冷却を実証し、さらに超高感度磁力計としても機能する。SiCはスピン欠陥がよく特性評価された、産業的に成熟したワイドバンドギャップ半導体である。だからこそこの結果は、実験室の珍品ではなく小型でスケーラブルなメーザー技術への道を指し示す。Nature Communications 17, 7267（2026年7月25日）、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

Quantum-enhanced optical networks — squeezed-light interferometers, distributed sensing, gravitational-wave detectors — rely on preserving delicate quantum correlations across multiple beams. Ordinary loss is well understood. This work identifies a hidden decoherence mechanism that is not.

Stephan Grebien, Julian Gurs, Mikhail Korobko and colleagues describe “hyperloss”: decoherence arising from coherent spatial-mode mixing, in which small mismatches between laser beams can completely destroy the quantum enhancement. The severity is the point — a mismatch that would look negligible in a classical alignment budget can wipe out the advantage entirely. Encouragingly, the authors also show that phase engineering can restore the lost quantum correlations, turning a fundamental-sounding obstacle into an engineering problem. Published open access in Nature Communications 17, 7270 (25 July 2026).

スクイーズド光の干渉計、分散型センシング、重力波検出器といった量子的に増強された光ネットワークは、複数のビームにまたがる繊細な量子相関を保つことに依存している。通常の損失についてはよく理解されている。本研究が同定したのは、そうではない隠れたデコヒーレンス機構だ。

Stephan Grebien、Julian Gurs、Mikhail Korobkoらは、コヒーレントな空間モード混合に起因するデコヒーレンス「ハイパーロス（hyperloss）」を報告した。そこではレーザービーム間のわずかな不整合が量子的増強を完全に破壊しうる。この「完全に」という点が肝心で、古典的なアライメント予算では無視できるように見えるずれが、優位性をまるごと消し去ってしまう。救いもある。著者らは位相のエンジニアリングによって失われた量子相関を回復できることも示しており、根源的に見えた障害を工学的課題へと引き戻した。Nature Communications 17, 7270（2026年7月25日）、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

Noise limits how long superconducting qubits can hold quantum information. A standard defence is to operate at a “sweet spot” — a bias point where the qubit frequency is first-order insensitive to flux noise. Dynamical sweet spots, created by periodically modulating the flux, extend this idea, but they involve a trade-off: what protects dephasing (T₂) may harm relaxation (T₁) or gate quality.

Zhen Yang, Shan Jin, Xiaoting Wang and colleagues treat this explicitly as a multi-objective problem, performing Pareto front engineering of generalized periodic flux modulation in fluxonium qubits. Optimizing along the Pareto front, they improve dephasing times by a factor of 3–5 while maintaining long relaxation times and enabling high-fidelity gates — that is, without paying the usual price elsewhere. Published open access in Communications Physics, 25 July 2026.

超伝導量子ビットが量子情報をどれだけ長く保てるかはノイズに制限される。定番の防御策が「スイートスポット」での動作——量子ビット周波数が磁束ノイズに対して一次で鈍感になるバイアス点だ。磁束を周期的に変調して作る動的（dynamical）スイートスポットはこの考えを拡張するが、トレードオフを伴う。位相緩和（T₂）を守る条件が、エネルギー緩和（T₁）やゲート品質を損ないかねないのだ。

Zhen Yang、Shan Jin、Xiaoting Wangらは、これを明示的に多目的最適化問題として扱い、フラクソニウム量子ビットにおける一般化された周期的磁束変調のパレートフロント設計を行った。パレートフロントに沿って最適化することで、位相緩和時間を3〜5倍に改善しつつ、長いエネルギー緩和時間を維持し、高忠実度ゲートも可能にした——つまり、通常なら別の場所で払う代償を払わずに済んだということだ。Communications Physics 2026年7月25日、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

Correlated oxides are known for metamagnetic switching: applying a field (or current) drives a non-ferromagnetic phase into a ferromagnetic one. The reverse — electrically pushing a ferromagnet into a non-ferromagnetic phase — is much less common, and more useful for low-power memory, since it offers a second, independent switching direction.

Suryakanta Mondal, Vinod Kumar, Bhagwati Prasad and colleagues demonstrate an electrically driven inverse-metamagnetic transition in an epitaxial Sm_1−xSr_xMnO₃ thin film: an applied electrical stimulus takes the film from a ferromagnetic state into an antiferromagnetic-like phase. Manganites of this family sit close to a phase boundary between ferromagnetic-metallic and charge/orbital-ordered insulating states, which is what makes such a small stimulus able to tip the balance. Published open access in Nature Communications, 25 July 2026.

強相関酸化物はメタ磁性スイッチング——磁場（あるいは電流）をかけると非強磁性相が強磁性相へ転移する現象——で知られる。その逆、すなわち電気的に強磁性体を非強磁性相へ押し込むことははるかに稀であり、独立した第2のスイッチング方向を与えるため低消費電力メモリにとってより有用でもある。

Suryakanta Mondal、Vinod Kumar、Bhagwati Prasadらは、エピタキシャルSm_1−xSr_xMnO₃薄膜における電気駆動の逆メタ磁性転移を実証した。電気的刺激を加えると、膜が強磁性状態から反強磁性的な相へ移行する。この系統のマンガン酸化物は、強磁性金属相と電荷・軌道秩序絶縁体相の相境界のすぐ近くに位置しており、それゆえ小さな刺激で均衡が傾く。Nature Communications 2026年7月25日、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

Shrinking magnetic domains to the nanoscale can produce unconventional short-range magnetic phases that are neither cleanly ferromagnetic nor paramagnetic. In two-dimensional magnets, where thermal fluctuations are already severe, such intermediate regimes are both common and poorly understood.

Xue Yang, Ruihuan Duan, Li Lu and colleagues synthesize the two-dimensional magnet Cr_xPt_1−xTe₂ and report a temperature-dependent evolution of superparamagnetism together with a distinctive anomalous Hall effect. Superparamagnetism — where individual nanoscale domains flip freely like giant spins — is normally a nuisance for memory applications, but here it is the physics of interest: the accompanying Hall signature provides a transport-level probe of short-range order that theory will have to reproduce. Published open access in Communications Materials, 25 July 2026.

磁区をナノスケールまで縮めると、きれいな強磁性でも常磁性でもない非従来型の短距離磁気相が生じうる。熱ゆらぎがもともと強い2次元磁性体では、こうした中間領域はありふれている一方、理解は進んでいない。

Xue Yang、Ruihuan Duan、Li Luらは、2次元磁性体Cr_xPt_1−xTe₂を合成し、超常磁性の温度依存的な発展と特徴的な異常ホール効果を報告した。超常磁性——ナノスケールの磁区が巨大スピンのように自由に反転する状態——は通常メモリ応用では厄介者だが、ここでは関心の対象そのものである。付随するホール応答は短距離秩序を輸送レベルで探るプローブとなり、理論はこれを再現しなければならない。Communications Materials 2026年7月25日、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

In the strange metal phase of the cuprates, the electrical resistivity rises linearly with temperature over an enormous range, as if scattering occurred at the fastest rate quantum mechanics allows: the Planckian rate, 1/τ ≈ k_BT/ħ. Whether this bound is truly universal, or merely looks that way, has been contested for decades.

A. Shekhter, B. J. Ramshaw and N. Harrison analyse existing data and show that the Planckian relaxation rate in cuprate superconductors is doping independent. The result follows from their finding that the square of the optical plasma frequency scales linearly with doping. They further argue that this scaling is a natural consequence of Mott physics — that is, of the fact that the carriers are doped into a Mott insulator, so their effective density is set by the doping itself. The appeal of the argument is that it derives the apparent universality rather than postulating it. Published open access in Nature Communications, 26 July 2026.

銅酸化物の奇妙な金属（strange metal）相では、電気抵抗率が広大な温度範囲にわたって温度に線形に上昇する。まるで散乱が量子力学の許す最速の割合——プランキアンレート 1/τ ≈ k_BT/ħ——で起きているかのようだ。この限界が本当に普遍的なのか、それとも見かけ上そう見えるだけなのかは、何十年も論争が続いてきた。

A. Shekhter、B. J. Ramshaw、N. Harrisonは既存データを解析し、銅酸化物超伝導体におけるプランキアン緩和率がドーピングに依存しないことを示した。この結論は、光学プラズマ周波数の2乗がドープ量に線形にスケールするという発見から導かれる。さらに著者らは、このスケーリングがモット物理の自然な帰結である——すなわちキャリアがモット絶縁体にドープされたものであるがゆえに、その実効密度がドープ量そのもので決まる——と論じる。この議論の魅力は、見かけの普遍性を仮定するのではなく導出している点にある。Nature Communications 2026年7月26日、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

Coronal seismology uses the oscillations of magnetic loops in the Sun’s corona to infer quantities — above all the magnetic field strength — that cannot be measured directly. Kink oscillations, in which a loop sways transversely like a plucked string, are the workhorse mode.

Neda Dadashi, Bita Khademi, Navdeep K. Panesar and colleagues report a period increase and amplitude modification in the kink oscillations of a small-scale EUV loop. A drifting period is diagnostically valuable: it points to the loop’s physical parameters — length, density, magnetic field — changing during the oscillation itself, rather than the loop behaving as a static resonator. Small-scale loops are also increasingly accessible to modern high-resolution EUV imaging, extending coronal seismology below the large, well-studied structures. Published open access in Scientific Reports, 26 July 2026.

コロナ地震学（coronal seismology）は、太陽コロナの磁気ループの振動を使って、直接には測れない量——とりわけ磁場の強さ——を推定する手法だ。ループが弦をはじいたように横向きに揺れるキンク振動が、その主力モードである。

Neda Dadashi、Bita Khademi、Navdeep K. Panesarらは、小スケールのEUVループにおけるキンク振動の周期の増加と振幅の変化を報告した。周期が時間とともにずれることは診断上の価値が高い。ループが静的な共振器として振る舞っているのではなく、振動している最中にループの物理パラメータ——長さ、密度、磁場——自体が変化していることを示すからだ。また、小スケールのループは現代の高分解能EUV撮像でますます捉えられるようになっており、コロナ地震学を、よく調べられた大きな構造よりも小さいスケールへ拡張することになる。Scientific Reports 2026年7月26日、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

Nano-FTIR (scattering-type near-field infrared spectroscopy) achieves chemical identification at spatial resolutions far below the infrared wavelength, by scattering light off a sharp AFM tip. But extracting the true optical response of the sample from the measured signal is nontrivial: the tip–sample interaction distorts both amplitude and phase.

Edher Z. Herrera, Francisco C. B. Maia, Alexandre Rossi and colleagues address phase reconstruction and causality in nano-FTIR signals by combining the finite dipole model of the tip–sample interaction with the Kramers–Kronig relations. Kramers–Kronig is the mathematical expression of causality — the real and imaginary parts of any causal response function are not independent — so imposing it is not an extra assumption but a physical consistency requirement. The result is a more trustworthy route from raw near-field signal to genuine material spectra. Published open access in Scientific Reports, 26 July 2026.

ナノFTIR（散乱型近接場赤外分光）は、鋭いAFM探針で光を散乱させることにより、赤外波長よりはるかに小さい空間分解能で化学同定を行う。しかし測定された信号から試料の真の光学応答を取り出すのは簡単ではない。探針と試料の相互作用が振幅と位相の両方を歪めるからだ。

Edher Z. Herrera、Francisco C. B. Maia、Alexandre Rossiらは、探針・試料相互作用の有限双極子モデルとクラマース・クローニッヒ関係を組み合わせ、ナノFTIR信号の位相再構成と因果律の問題に取り組んだ。クラマース・クローニッヒ関係は因果律の数学的表現——因果的な応答関数の実部と虚部は独立ではない——であるから、これを課すことは追加の仮定ではなく物理的な整合性の要請である。生の近接場信号から真の物質スペクトルへ至る、より信頼できる経路が得られたことになる。Scientific Reports 2026年7月26日、オープンアクセス。

🇯🇵 日本語で読む

For over half a century, radio SETI has concentrated on the “water hole” — the quiet band between roughly 1.42 and 1.66 GHz, bracketed by the natural emission of hydrogen and hydroxyl, the constituents of water. It is a poetic choice and a practical one, but it is also a very thin slice of the spectrum.

Louisa Mason and colleagues at the University of Manchester asked what happens if you look somewhere completely different, and did it without requesting a single hour of new telescope time. They combed archival ALMA observations — ALMA being unmatched in sensitivity above 35 GHz — examining four calibrator fields in Band 3, in two narrow spectral windows centred on 90.642 and 93.151 GHz. Narrowband signals are a natural technosignature because natural astrophysical sources essentially never concentrate radio power into such a narrow range. No candidates appeared above the detection thresholds; for the nearest of 28 Gaia DR3 stars caught in the field, the data exclude transmitters with an equivalent isotropic radiated power above roughly 7×10¹⁷ W. The null result matters less than the precedent: it is the first technosignature survey conducted with ALMA, opening the millimetre band to SETI. A companion paper pushed the “stellar bycatch” idea further — when a telescope points at one target, many other stars fall inside its field of view — and simulations suggest past radio SETI surveys may have effectively sampled over 6 million stars, versus the roughly 288,000 formally counted. Presented at the UK National Astronomy Meeting (NAM 2026) in July.

半世紀以上にわたり、電波によるSETI（地球外知的生命探査）は「ウォーターホール（水場）」——およそ1.42〜1.66GHz、水の構成要素である水素とヒドロキシルの自然放射に挟まれた静かな帯域——に集中してきた。詩的でもあり実用的でもある選択だが、同時にスペクトルのごく薄い一片でしかない。

マンチェスター大学のルイーザ・メイソンらは、「まったく違う場所を見たらどうなるか」を問い、しかも新規の観測時間を1時間も申請せずにそれを実行した。35GHz以上の感度で他の追随を許さないALMA（アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計）のアーカイブデータを精査し、Band 3のキャリブレータ4視野を、90.642GHz と 93.151GHzを中心とする2つの狭いスペクトル窓で調べたのだ。狭帯域信号がテクノシグネチャ（技術文明の痕跡）の目印になるのは、自然の天体現象が電波の出力をそこまで狭い帯域に集中させることはまずないからである。検出閾値を超える候補は現れなかった。視野内に入ったGaia DR3の28個の恒星のうち最も近いものについては、等価等方放射電力（EIRP）が約7×10¹⁷Wを超える送信機の存在が排除された。しかし重要なのは「何も見つからなかった」ことより、ALMAで初めてテクノシグネチャ探査が行われ、ミリ波帯がSETIに開かれたという前例のほうだ。姉妹論文はさらに「stellar bycatch（付随的に視野に入る星）」——望遠鏡が1つの目標を向いているとき、視野内には多数の別の恒星が入っている——という発想を推し進め、シミュレーションから、過去の電波SETIが公式集計の約28万8,000星ではなく実質600万星以上を調べていた可能性を示した。英国国立天文学会議（NAM 2026）で7月に発表された。

🇯🇵 日本語で読む

Topological phase transitions separate many-body phases that are locally indistinguishable yet globally distinct. That is precisely what makes them hard to observe: no local measurement can tell the phases apart, so a conventional order parameter does not exist.

Lin Su, Rahul Sahay, Markus Greiner and colleagues use a quantum simulator of interacting erbium atoms in an optical lattice to identify such a transition between one-dimensional crystalline-symmetry-protected topological (SPT) phases. They detect the critical point through non-local string order parameters and connect it to the predicted transition between Mott and Haldane insulators. Three further results sharpen the picture: stacking two identical systems eliminates the transition, consistent with the predicted group structure and the invertibility of SPT phases; introducing symmetry-breaking disorder removes the transition; and disorder averaging restores it. The adjacent phases therefore realize a form of mixed-state quantum order in which the criticality between them depends on the observer’s information — a striking demonstration that what counts as a phase transition can be observer-relative. Published open access in Nature Physics (27 July 2026).

トポロジカル相転移は、局所的には見分けがつかないのに大域的には異なる多体相どうしを隔てる。まさにその性質ゆえに観測が難しい。どんな局所測定でも相を区別できないので、従来型の秩序変数が存在しないのだ。

Lin Su・Rahul Sahay・Markus Greinerら（ハーバード大学ほか）は、光格子中で相互作用するエルビウム原子の量子シミュレータを用い、1次元の結晶対称性に守られたトポロジカル（SPT）相どうしの転移を同定した。臨界点は非局所的なストリング秩序変数によって検出され、理論的に予言されていたモット絶縁体とハルデン絶縁体の間の転移と結びつけられた。さらに3つの結果が描像を鋭くする。同一の系を2つ積み重ねると転移は消える——これは予言された群構造とSPT相の可逆性に整合する。対称性を破る乱れを入れても転移は消える。そして乱れについて平均を取ると転移は復活する。つまり隣接する2相は、両者の間の臨界性が観測者の持つ情報に依存するという「混合状態量子秩序」を実現している。何を相転移と呼べるかが観測者相対的でありうることを示した、印象的な実証だ。Nature Physics（2026年7月27日付）オープンアクセス掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Fermionic superfluidity rests on Cooper pairs — two fermions correlated so tightly that they behave as composite bosons and condense. But unlike elementary bosons, these pairs keep an internal structure set by the underlying fermionic correlations, and that structure governs superfluid behaviour across the BEC–BCS crossover. Probing it directly through the macroscopic superflow has been difficult.

A team at LENS (University of Florence), CNR-INO and INFN, with colleagues in Trieste and Trento (Frómeta Fernández, Hernández-Rajkov, Del Pace, Grani, Inguscio, Scazza, Stringari, Roati), harnesses a sonic analogue of the optical Sagnac effect. They realize an in situ loop interferometer by coherently exciting two counter-propagating long-wavelength phonons in an annular fermionic superfluid with tuneable interactions. Injecting a controlled quantized supercurrent into the ring lifts the frequency degeneracy between the clockwise and anticlockwise sound modes, and the resulting Doppler shift yields the elementary quantum of circulation and the angular momentum carried per particle. The observations show directly that superflow circulation is quantized in units of h/2m — in striking contrast to bosonic condensates, where the relevant quantum is h/m — the factor of two being the signature of pairing. Operating the interferometer at tunable temperature also measures the thermal depletion of the superfluid in the unitary Fermi gas. Published in Nature Physics (26 June 2026); highlighted in a News & Views by Franklin J. Vivanco on 30 July 2026.

フェルミ超流動はクーパー対に支えられている。2個のフェルミ粒子が強く相関して複合ボソンのように振る舞い、凝縮する。だが素のボソンと違い、この対は下地のフェルミ相関が決める内部構造を保っており、その構造がBEC–BCSクロスオーバー全域で超流動の性質を支配する。これを巨視的な超流動流を通じて直接調べるのは難しかった。

フィレンツェ大学LENS・CNR-INO・INFNを中心とするチーム（Frómeta Fernández・Hernández-Rajkov・Del Pace・Grani・Inguscio・Scazza・Stringari・Roati。トリエステ大学・トレント大学と共同）は、光のサニャック効果の音波版を利用した。相互作用を可変にできるリング状フェルミ超流体の中で、逆向きに伝わる2つの長波長フォノンをコヒーレントに励起し、その場（in situ）ループ干渉計を構成する。リングに量子化された超流動電流を制御して注入すると、時計回りと反時計回りの音波モードの周波数縮退が解け、生じたドップラーシフトから循環の基本量子と1粒子あたりの角運動量が測定できる。観測は、超流動の循環がh/2m の単位で量子化されることを直接示した。ボース凝縮体では h/m が該当する量子であるのと際立って対照的であり、この2分の1こそが対形成の刻印である。干渉計を温度可変で動作させることで、ユニタリ・フェルミ気体における超流動成分の熱的減少（thermal depletion）も測定された。Nature Physics（2026年6月26日付）掲載。2026年7月30日付のNews & Views（Franklin J. Vivanco）で紹介された。

🇯🇵 日本語で読む

When a quantum many-body system is continuously monitored — atoms being detected one after another as the experiment runs — the raw output is just a stream of click times. The usual instinct is to treat those clicks as a means to an end and reconstruct the underlying state. But the statistics of the clicks themselves carry information.

Kazuki Yamamoto (Osaka Metropolitan University) and Ryusuke Hamazaki (RIKEN Hakubi Team Leader / iTHEMS) showed theoretically that the fluctuation in the number of atom-detection events depends dramatically on how strongly the system is measured. Under weak measurement the detection count fluctuates in the standard way expected of an ordinary counting process. Under strong measurement, however, an anomalously large fluctuation emerges — far beyond the standard expectation — and it does so in a universal manner, largely independent of the microscopic details. Because measurement is unavoidable in cold-atom and quantum-simulator experiments, this turns an experimental nuisance into a resource: the counting statistics of a detector become a new diagnostic for reading out quantum many-body physics directly from the measurement record. Physical Review Letters, announced 27 July 2026.

量子多体系を連続的に測定しているとき——実験の進行にともなって原子が次々と検出されていくとき——生のデータは単なる「クリック（検出）時刻の列」でしかない。ふつうの発想では、このクリックは目的への手段にすぎず、そこから背後の状態を再構成しようとする。しかし、クリックそのものの統計にも情報が宿っている。

山本和樹講師（大阪公立大学 大学院理学研究科）と濱崎立資理研白眉研究チームリーダー（理化学研究所 開拓研究所／数理創造研究センター 上級研究員）は、原子の検出回数のゆらぎが、系をどれだけ強く測定するかによって劇的に変化することを理論的に示した。弱い測定のもとでは、検出回数は通常の計数過程に期待される標準的なゆらぎを示す。ところが強い測定のもとでは、標準的な予想をはるかに超える「異常ゆらぎ」が現れる。しかもそれは、微視的な詳細にほとんど依存しない普遍的な形で生じるという。冷却原子系や量子シミュレータの実験において測定は避けられない要素だが、この結果はそれを厄介者から資源へと反転させる。検出器の計数統計そのものが、測定記録から量子多体物理を直接読み出す新しい指標になるのだ。Physical Review Letters、2026年7月27日発表。

🇯🇵 日本語で読む

Many molecules exist as enantiomers — non-superimposable mirror images that can behave completely differently in the body. Telling them apart matters enormously for pharmaceuticals, yet conventional chiral spectroscopy relies on light carrying spin angular momentum (SAM), i.e. circular polarization, and measures very small differences.

Haritha Venugopal and colleagues (Tata Institute of Fundamental Research, IIT Bombay, IIT Hyderabad; experiments at the TIFR Hyderabad laser facility) show that twisted femtosecond beams carrying orbital angular momentum (OAM), combined with SAM and mass spectrometry, can enhance chiral selectivity by up to fourfold. Directing pulses of a few hundred femtoseconds and several hundred microjoules at gaseous (1S)-(−)- and (1R)-(+)-Camphor, they observe strong enantioselective ionization and fragmentation: the molecules break into charged fragments whose numbers depend on how the light’s twist matches the molecule’s handedness. A time-of-flight mass spectrometer then reads the fragments off, so simply comparing fragment counts distinguishes the two mirror forms. The screw-and-nut intuition is apt — the light acts as a threaded probe. Published in Science Advances.

多くの分子は鏡像異性体（エナンチオマー）として存在する。重ね合わせられない鏡像どうしで、体内ではまったく異なる振る舞いをしうる。医薬品にとってこの区別は決定的に重要だが、従来のキラル分光はスピン角運動量（SAM）すなわち円偏光を持つ光に頼り、きわめて小さな差を測っていた。

Haritha Venugopalら（タタ基礎研究所TIFR、IITボンベイ、IITハイデラバード。実験はTIFRハイデラバードのレーザー施設）は、軌道角運動量（OAM）を持つねじれたフェムト秒ビームをSAMおよび質量分析と組み合わせることで、キラル選択性を最大4倍に増強できることを示した。数百フェムト秒・数百マイクロジュールのパルスを気相の(1S)-(−)-カンファーと(1R)-(+)-カンファーに照射すると、強いエナンチオ選択的イオン化・解離が起こる。分子は荷電した破片に割れるが、その個数が、光のねじれと分子の利き手の組み合わせによって変わるのだ。飛行時間型質量分析計で破片を読み取れば、その数を比べるだけで2つの鏡像を判別できる。右ねじは右ねじ穴にしか入らない——というネジとナットの比喩がそのまま当てはまり、光がねじ山付きのプローブとして働く。Science Advances掲載。

🇯🇵 日本語で読む

When a molecule absorbs light, several things happen almost at once: electrons jump to an excited state, the molecular frame distorts, and the system passes through a conical intersection — a fleeting crossing point where electronic and nuclear motions become strongly coupled — before dumping the excess energy into vibrations. Disentangling these near-simultaneous motions is one of the hardest problems in ultrafast chemistry.

Researchers at the European XFEL used time-resolved X-ray photoelectron spectroscopy (tr-XPS) at the Small Quantum Systems (SQS) instrument to follow the process in 3-fluoropyridine, a small ring-shaped molecule. A UV pulse excited the molecules; a precisely delayed soft X-ray pulse then ejected deeply bound core electrons from either the nitrogen or the fluorine site. Because core-electron binding energies shift with the local chemical environment, recording the electron energies at many delays reconstructs how each atom’s surroundings evolved over a couple of picoseconds. The key finding is that different atoms in the same molecule record different parts of the same event: fluorine acted mainly as a marker of vibrational relaxation, while nitrogen reflected coupled electronic and nuclear motion. The study also provides evidence that optical excitation enhances an atom’s sensitivity to the motion of its neighbours. The method should transfer to photostability in DNA, energy flow in light-harvesting materials, and other light-driven processes. Published in JACS.

分子が光を吸収すると、ほぼ同時にいくつものことが起こる。電子が励起状態へ跳ね上がり、分子骨格がゆがみ、系は円錐交差——電子運動と核運動が強く結合する束の間の交差点——を通り抜け、余分なエネルギーを振動へと落とし込む。これらほぼ同時の運動を切り分けるのは、超高速化学で最も難しい課題のひとつだ。

欧州XFELの研究チームは、Small Quantum Systems（SQS）実験装置で時間分解X線光電子分光（tr-XPS）を用い、小さな環状分子3-フルオロピリジンでこの過程を追跡した。まず紫外パルスが分子を励起し、精密に遅延させた軟X線パルスが窒素またはフッ素のサイトから深く束縛された内殻電子を叩き出す。内殻電子の束縛エネルギーは局所的な化学環境に応じてずれるため、多数の遅延時間で電子エネルギーを記録すれば、各原子の周囲が数ピコ秒のあいだにどう変化したかを再構成できる。核心的な発見は、同じ分子の中でも原子ごとに、同一の出来事の異なる側面が記録されることだった。フッ素は主に振動緩和のマーカーとして働き、窒素は電子分布の変化と核運動の結合を映し出した。さらに、光励起が原子の「近傍原子の運動に対する感度」を高める証拠も得られた。この手法はDNAの光安定性、集光材料中のエネルギー流など、光が引き金となる過程一般へ展開できる。JACS掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Quasars are among the most luminous objects in the universe, powered by matter falling onto a supermassive black hole. Theory holds that they shape the evolution of entire galaxies through energetic outflows — so-called quasar-mode feedback — but how efficient that process is, and how far it actually reaches, has remained poorly constrained. A black hole is about a hundred million times smaller than the galaxy it sits in; whether its wind can matter on galaxy-cluster scales is not obvious.

A team from Tohoku University, Kanazawa University, Tokyo Metropolitan University and collaborators used the Japanese-led X-ray spectroscopy mission XRISM, whose Resolve microcalorimeter measures the motion of hot gas with unprecedented spectral precision, to study a rapidly growing supermassive black hole at the centre of a galaxy cluster. They found that the hot gas blasted outwards as a wind is violently stirring gas out to roughly 300,000 light-years — ten times the roughly 30,000-light-year radius of the host galaxy itself. The energy involved exceeds previous estimates by more than a factor of 100. In other words, an effect long assumed to be confined inside the host galaxy in fact reaches deep into the surrounding intracluster medium, which has direct consequences for how galaxies and clusters co-evolve. Nature Astronomy, 28 July 2026 (UK time); announced in Japan on 29 July.

クエーサーは宇宙で最も明るい天体の一つで、超巨大ブラックホールへの物質の落下がそのエネルギー源だ。理論上、クエーサーは激しいアウトフロー——いわゆる「クエーサーモード・フィードバック」——を通じて銀河全体の進化を左右するとされてきた。しかし、その過程がどれほど効率的で、実際にどこまで届くのかは、ほとんど制約がついていなかった。ブラックホールは自分が居座る銀河より約1億分の1も小さい。その風が銀河団スケールで意味をもつかどうかは、決して自明ではないのだ。

東北大学（山田智史 助教、野田博文 准教授）、金沢大学（上田周太朗 特任准教授）、東京都立大学（藤田裕 教授）らの研究チームは、日本が主導して開発したX線分光撮像衛星「XRISM（クリズム）」——搭載機器Resolveのマイクロカロリメータは、高温ガスの運動を前例のない分光精度で測定できる——を用い、銀河団の中心にある急成長中の超巨大ブラックホールを調べた。その結果、風のように高速で噴き出す高温ガスが、約30万光年先まで広がるガスの運動を激しくかき乱していることを発見した。これは母銀河の半径（約3万光年）の実に10倍にあたる。関与するエネルギーは従来の推定を100倍以上上回っていた。つまり、これまで銀河の内部に限られると考えられていた影響が、実際には周囲の銀河団ガス（ICM）の奥深くにまで及んでいたことになる。銀河と銀河団がどのように共進化するのかを考えるうえで、直接的な帰結をもつ成果だ。Nature Astronomy 2026年7月28日（英国時間）付、日本では7月29日に発表。

🇯🇵 日本語で読む

Intermetallics — ordered crystalline compounds of two or more metals — combine remarkable strength, high melting points and superior creep resistance, which makes them attractive for jet engines and gas turbines. Their defining flaw is that they are brittle at room temperature: they cannot deform safely, which limits both manufacturing and tolerance to sudden mechanical shock. Cobalt aluminium (CoAl) is a textbook case.

Ke Xu, Xinghang Zhang, Haiyan Wang and colleagues (Purdue University and collaborators) redesign CoAl at the nanoscale rather than changing its composition. Their route combines a framework of amorphous interfaces (FAIs) with preexisting dislocations deliberately introduced into the crystal, producing a CoAl nanolaminate by thin-film deposition. The result is a yield strength of roughly 6 GPa — about six to ten times that of high-strength structural steel — together with about 15% plastic strain at room temperature, breaking the usual strength–ductility tradeoff. The demonstration is at micrometre scale under compression, not yet a turbine blade; the team next plans larger CoAl nanocomposites and tests of whether FAIs improve ductility in other intermetallics. Published in Science Advances (17 June 2026); widely covered in late July.

金属間化合物（インターメタリック）——2種類以上の金属が規則的な結晶構造をとる化合物——は、優れた強度・高い融点・すぐれたクリープ抵抗を併せ持ち、ジェットエンジンやガスタービンに魅力的だ。その決定的な弱点が室温での脆さである。安全に変形できないため、複雑形状への加工も、突発的な機械的衝撃への耐性も制限される。コバルト・アルミニウム（CoAl）はその典型例だ。

Ke Xu・Xinghang Zhang・Haiyan Wangら（パデュー大学ほか）は、組成を変えるのではなくCoAlをナノスケールで再設計した。手法は、非晶質界面のフレームワーク（framework of amorphous interfaces, FAI）と、結晶中に意図的に導入したあらかじめ存在する転位を組み合わせるもので、薄膜堆積によりCoAlのナノラミネートを作製する。結果として、室温で降伏強度約6 GPa——高強度構造用鋼のおよそ6〜10倍——と、約15%の塑性ひずみを同時に達成し、強度と延性のトレードオフを破った。ただし実証はマイクロメートルスケールの圧縮試験であり、まだタービン翼そのものではない。チームは次段階として、より大きなCoAlナノ複合材料の作製と、FAIが他の金属間化合物の延性も改善するかの検証を計画している。Science Advances（2026年6月17日付）掲載、7月下旬に広く報道。

🇯🇵 日本語で読む

A large-scale quantum network needs two things that are hard to get from one technology: reliable quantum memories and coherent single-photon sources with narrow linewidth, high brightness and spectral uniformity. Quantum dots (QDs) are bright and fast but spectrally random and poorly matched to photon storage; warm atomic vapours offer rock-solid frequency references and memories but are dimmer. Hybrid architectures should combine the strengths — provided photons from the two dissimilar sources can actually interfere.

A team led by Han Seb Moon (Pusan National University) and Je-Hyung Kim (UNIST) reports the first experimental demonstration of direct two-photon interference between single photons from two completely independent, physically dissimilar quantum light sources: a warm caesium atomic ensemble and a semiconductor InAs/GaAs quantum dot. The two were spectrally matched near 917 nm with a spectral overlap of 0.88, yielding photons with high mutual indistinguishability. Since indistinguishability between remote, heterogeneous nodes is the prerequisite for entanglement swapping and quantum repeaters, the result is a concrete step toward modular quantum networks in which memory nodes and emitter nodes come from different physical platforms. Published in Light: Science & Applications (15 July 2026).

大規模な量子ネットワークには、単一の技術では両立させにくい2つのものが要る。信頼できる量子メモリと、狭線幅・高輝度・スペクトルの均一性を備えたコヒーレントな単一光子源だ。量子ドット（QD）は明るく高速だがスペクトルがばらつき、光子の保存には向かない。温かい原子蒸気は堅牢な周波数基準とメモリを提供するが暗い。両者の長所を組み合わせるハイブリッド構成が答えになりうる——ただし、性質の異なる2つの光源から出た光子が実際に干渉できるならば、である。

Han Seb Moon（釜山大学校）とJe-Hyung Kim（蔚山科学技術院UNIST）らのチームは、完全に独立で物理的にも異質な2つの量子光源から出た単一光子どうしの直接的な2光子干渉を初めて実験実証したと報告した。用いたのは温かいセシウム原子アンサンブルと半導体のInAs/GaAs量子ドットである。両者は約917 nmでスペクトル整合（重なり0.88）され、高い相互識別不能性を持つ光子が得られた。離れた異種ノード間の識別不能性は、エンタングルメント・スワッピングや量子中継器の前提条件であるため、この成果は、メモリノードと発光ノードが異なる物理プラットフォームから成るモジュール型量子ネットワークへ向けた具体的な一歩となる。Light: Science & Applications（2026年7月15日付）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

A conventional photonic crystal is a material whose refractive index is patterned periodically in space; that spatial patterning is what makes optical fibres, mirrors and photonic chips behave the way they do. A photonic time crystal (PTC) is the temporal analogue: a material whose optical properties are modulated periodically in time. Theory says PTCs should do remarkable things — amplify light, create momentum bandgaps, even support new kinds of lasing — but building one requires modulation that is both very strong and very fast, and no all-optical implementation had ever been achieved.

An international team from École Polytechnique, the Collège de France and Germany’s Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) has now done it, at terahertz frequencies. Their device is a surface-plasmon cavity metamaterial — gold structures on a semiconductor, hosting collective electron waves — driven by HZDR’s TELBE superradiant terahertz source. The intense THz field dynamically modulates the kinetic energy and effective mass of the carriers, producing periodic driving that is near-unity in strength and coherent on a sub-optical-cycle timescale: exactly the regime PTCs require. The system shows a clear transition into the photonic time crystal regime, accompanied by a roughly halving of plasmonic losses — a striking result given that loss is the usual death sentence for plasmonics. The next goals are to suppress dissipation further and increase the number of trapped photons; sufficient amplification would open the door to highly tunable terahertz lasers, a long-standing gap between electronics and photonics. Nature 656, 343–348 (2026), published 29 July.

通常のフォトニック結晶は、屈折率が空間的に周期構造をもつ材料だ。光ファイバーやミラー、フォトニックチップの振る舞いは、この空間的な周期性から来ている。フォトニック時間結晶（PTC）はその時間版——光学特性が時間的に周期変調される材料である。理論上、PTCは光の増幅、運動量バンドギャップの形成、さらには新種のレーザー発振まで、目覚ましいことができるとされてきた。しかし実現には、非常に強くかつ非常に速い変調が同時に必要で、全光学的な実装はこれまで誰も達成していなかった。

エコール・ポリテクニーク、コレージュ・ド・フランス、ドイツのヘルムホルツ・センター・ドレスデン・ロッセンドルフ（HZDR）の国際チームが、ついにテラヘルツ帯でこれを実現した。素子は表面プラズモン共振器メタマテリアル——半導体上に金構造を刻み、集団的な電子の波（プラズモン）を閉じ込めたもの——で、これをHZDRの超放射テラヘルツ光源「TELBE」で駆動する。強力なテラヘルツ電場がキャリアの運動エネルギーと有効質量を動的に変調し、強度はほぼ1（near-unity）、コヒーレンスは光の1周期より短い時間スケール——まさにPTCが要求する領域——での周期駆動を生み出す。系はフォトニック時間結晶領域への明瞭な転移を示し、それに伴ってプラズモン損失が約半分に減少した。損失こそがプラズモニクスの死因であることを考えれば、これは印象的な結果だ。次の目標は散逸をさらに抑え、捕捉される光子数を増やすこと。十分な増幅が得られれば、電子工学とフォトニクスの狭間に長年空いてきた「テラヘルツ・ギャップ」を埋める、高い可変性をもつテラヘルツレーザーへの道が開ける。Nature 656, 343–348 (2026)、7月29日公開。

🇯🇵 日本語で読む

Semiconductor spin qubits are among the most promising building blocks for quantum computers: they can be made with the materials and fabrication used for ordinary silicon chips. But two obstacles have blocked the path to scale — how to connect qubits that do not sit right next to each other, and how to control huge numbers of them without an unmanageable tangle of wiring. Two independent papers published together in Nature address one each.

Brennan Undseth, Nicola Meggiato, Lieven M. K. Vandersypen and colleagues (QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology, with TNO) attack connectivity with coherent spin shuttling. Their silicon device contains a shuttling bus that transports qubits so they can interact at four isolated locations the authors call “bus stops.” They dynamically populate the array and tune all single- and two-qubit operations using shuttling and quantum non-demolition (QND) spin measurements — without charge sensing in most of the device — achieving universal control of an effective five-qubit processor and selecting the connectivity needed to form a surface-code stabilizer plaquette supporting X- and Z-type parity checks up to weight four. Using those parity checks they generate multi-qubit entanglement across all qubit combinations and report a genuine five-qubit GHZ state — the largest yet built with gate-defined semiconductor spins. The companion paper reports a digitally controlled silicon quantum processing unit, addressing the wiring bottleneck. Both in Nature (2026).

半導体スピン量子ビットは、量子コンピュータの構成要素として最も有望なもののひとつだ。通常のシリコンチップと同じ材料・製造技術で作れるからである。だが大規模化には2つの障害が立ちはだかってきた。隣り合っていない量子ビットどうしをどうつなぐか、そして膨大な数の量子ビットを、収拾のつかない配線の絡まりなしにどう制御するかだ。同時にNature誌に掲載された独立した2本の論文が、それぞれ一方に答えた。

Brennan Undseth・Nicola Meggiato・Lieven M. K. Vandersypenら（QuTech／デルフト工科大学カブリ・ナノサイエンス研究所、オランダ応用科学研究機構TNOと共同）は、接続性の問題にコヒーレントなスピン・シャトリングで挑んだ。彼らのシリコン素子には量子ビットを輸送するシャトリング・バスがあり、著者らが「バス停」と呼ぶ4つの孤立した地点で量子ビットどうしを相互作用させられる。配列を動的に占有し、シャトリングと量子非破壊（QND）スピン測定を使ってすべての1量子ビット・2量子ビット演算を調整する——素子の大部分では電荷センシングを使わずに、である。こうして実効的な5量子ビットプロセッサの万能制御を達成し、表面符号のスタビライザ・プラケットに必要な、重み4までのX型・Z型パリティ検査を支える接続性を選び出した。さらにこのパリティ検査を用いて配列内のあらゆる量子ビットの組み合わせで多量子ビットもつれを生成し、真の5量子ビットGHZ状態を報告している。ゲート定義の半導体スピンで構成された最大のGHZ状態だ。もう1本の論文はデジタル制御のシリコン量子処理ユニット（QPU）を報告し、配線のボトルネックに答えている。ともにNature（2026年）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Diamond colour centres such as the nitrogen-vacancy centre are the workhorses of solid-state quantum technology, but they share a chronic weakness: they couple to a broad continuum of lattice vibrations (phonons), which smears their emission and pushes most photons out of the useful narrow zero-phonon line.

Researchers in Electrical and Computer Engineering at the University of Illinois Urbana-Champaign — graduate student Swetapadma Sahoo in Simeon Bogdanov’s group, with undergraduates Jaden Li and Darwon Kim, and collaborators at Oak Ridge National Laboratory, UCLA and partners in France and Russia — report a newly identified colour centre they name IL1, after the university. IL1 emits exceptionally bright, narrowband single photons while remaining remarkably insensitive to the crystal vibrations typical of the diamond lattice. The mechanism is the interesting part: instead of coupling to many bulk phonon modes, IL1 couples to a single, well-behaved local vibration that does not significantly spoil the emission. Strong broadband phonon decoupling of this kind is exactly what quantum networks need from a photon source. Published in Nature Communications.

窒素-空孔（NV）中心をはじめとするダイヤモンドの色中心は、固体量子技術の主力だが、共通の慢性的弱点を抱えている。幅広い連続スペクトルの格子振動（フォノン）に結合してしまうため、発光がにじみ、大半の光子が使いものになる狭いゼロフォノン線から外れてしまうのだ。

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校電気・計算機工学科の研究者ら——Simeon Bogdanov助教のグループの大学院生Swetapadma Sahooを中心に、学部生のJaden LiとDarwon Kim、さらにオークリッジ国立研究所・UCLA、およびフランスとロシアのパートナーが参加——は、大学名にちなんでIL1と名付けた新しい色中心を報告した。IL1はきわめて明るく狭帯域の単一光子を放ちながら、ダイヤモンド格子に典型的な結晶振動の影響をほとんど受けない。興味深いのはその機構だ。多数のバルクフォノンモードに結合する代わりに、IL1は単一の行儀のよい局所振動にのみ結合し、その振動は発光を大きく損なわない。この種の広帯域フォノン・デカップリングこそ、量子ネットワークが光子源に求めるものである。Nature Communications掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Chiral magnets — materials whose atomic magnetic moments twist into helices and vortices — show nonreciprocal transport: current flows more easily one way than the other, a “magnetic diode” effect known as the electrical magnetochiral effect. Theory has mostly treated the magnetic moments as classical localized spins, yet experiments on chiral magnets such as MnSi suggest that quantum fluctuations strongly influence how electrons move. No clear quantum-mechanical account existed.

Hajime Murata and Hiroaki Ishizuka (Department of Physics, Institute of Science Tokyo) supply one, and the answer turns out to connect to a classic of condensed-matter physics. They show that the coexistence of quantum fluctuations and chiral spin correlations produces a log(T) temperature dependence in the electrical magnetochiral effect. Using the Green’s-function method together with a scattering-theory approach, they demonstrate that this logarithmic dependence arises through a scattering process similar to that of the Kondo effect — the celebrated log(T) resistivity upturn seen in metals with magnetic impurities. The practical implication is a diode effect that grows stronger as the material is cooled, a useful design principle for spintronics. Published in Physical Review Letters 137, 036301 (15 July 2026).

キラル磁性体——原子スケールの磁気モーメントがらせんや渦のような複雑なパターンにねじれる物質群——は非相反輸送を示す。電流が一方向により流れやすくなる「磁石のダイオード効果」で、電気的マグネトキラル効果として知られる。理論はこれまで磁気モーメントを古典的な局在スピンとして扱ってきたが、MnSiなどのキラル磁性体の実験は、量子ゆらぎが電子の運動に強く影響することを示唆していた。明快な量子力学的説明は存在しなかった。

村田肇・石塚大晃（東京科学大学 理学院 物理学系）がその説明を与えた。しかも答えは、凝縮系物理学の古典的話題につながっていた。彼らは、量子ゆらぎとキラルなスピン相関が共存すると、電気的マグネトキラル効果にlog(T) の温度依存性が生じることを示した。グリーン関数法と散乱理論のアプローチを併用し、この対数依存性が近藤効果と同種の散乱過程——磁性不純物を含む金属で見られる有名な log(T) の電気抵抗上昇——を通じて現れることを実証している。実用的な含意は、冷やすほど強くなるダイオード効果であり、スピントロニクスの設計指針として有用だ。Physical Review Letters 137, 036301（2026年7月15日付）掲載。