物理学ニュース 2026年7月

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。

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。

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）。

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）。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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）。

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）。

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）。

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）。

“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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。