物理学ニュース 2026年8月

A photonic time crystal (PTC) is the temporal analogue of an ordinary photonic crystal: instead of a refractive index that repeats in space, its optical properties are modulated periodically in time. Realizing one all-optically has long been out of reach, because the modulation must be both extremely strong and faster than a single optical cycle.

An international team from École Polytechnique, Collège de France and Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) now demonstrates the first all-optical photonic time crystal, built from a surface-plasmon cavity metamaterial — micrometre-scale gold resonators on an indium-antimonide semiconductor — driven at terahertz frequencies by HZDR’s superradiant TELBE source. The drive achieves near-unity, sub-optical-cycle modulation, dynamically changing the carriers’ kinetic energy and effective mass by up to 80%. Spectroscopy reveals a transition into the PTC regime mediated by an exceptional point at which two Floquet-driven optical eigenmodes coalesce, and in the PTC regime an emergent gain reduces plasmonic losses by more than 50%, putting plasmonic lasing within experimental reach. The result opens a route to ultrafast optical computing, terahertz lasers and time-domain photonics. Published in Nature (press releases 30–31 July 2026).

フォトニック時間結晶（PTC）は、通常のフォトニック結晶の「時間版」だ。屈折率が空間方向に周期的に繰り返される代わりに、光学特性が時間方向に周期変調される。これを全光学的に実現するのは長年不可能だった。変調は極めて強く、しかも光の1周期より速くなければならないからである。

エコール・ポリテクニーク、コレージュ・ド・フランス、独ヘルムホルツ・ツェントルム・ドレスデン・ロッセンドルフ（HZDR）の国際チームは今回、世界初の全光型フォトニック時間結晶を実証した。アンチモン化インジウム半導体上にマイクロメートルスケールの金共振器を配した表面プラズモン共振器メタマテリアルを、HZDRの超放射テラヘルツ光源TELBEでピコ秒スケールの周期駆動する。駆動はほぼ100%かつ光1周期以下の変調を達成し、キャリアの運動エネルギーと有効質量を最大80%も動的に変化させる。分光測定により、フロケ駆動された2つの光学固有モードが合体する例外点（exceptional point）を介したPTC相への転移が確認され、PTC相では創発的な利得がプラズモン損失を50%以上低減——プラズモニック・レーザー発振も実験的射程に入った。超高速光コンピューティング、テラヘルツレーザー、時間領域フォトニクスへの道を拓く成果で、Natureに掲載された（プレス発表は2026年7月30〜31日）。

A glass nanoparticle levitated in vacuum by a focused laser is a promising quantum sensor: cooled near its motional quantum ground state, it becomes exquisitely sensitive to tiny forces. But there is a catch — the zero-point fluctuation of the ground state itself masks small displacements, and the high trap frequencies best suited to cooling are the worst for acceleration sensitivity.

Mitsuyoshi Kamba, Sotatsu Otabe, Ken Funo, Takahiro Sagawa and Kiyotaka Aikawa (University of Tokyo) resolve this dilemma with a dynamical protocol: after cooling a ~300-nm silica nanoparticle close to its ground state (an effective temperature of about 17 microkelvin), they rapidly quench the trapping-light intensity from the high value optimal for cooling to a low value optimal for sensing. The nonequilibrium dynamics amplify the acceleration-induced displacement beyond the zero-point limit of the original trap, improving acceleration sensitivity by two orders of magnitude and demonstrating detection of a weak gravitational acceleration of 1.2 mm/s² — about one ten-thousandth of Earth’s gravity — with the observed dynamics and Fisher information well reproduced by quantum Langevin simulations. Because the particle is electrically neutral, the scheme is immune to electromagnetic noise, and it points toward dark-matter detection, neutrino-mass studies, high-frequency gravitational-wave searches and quantum-gravity tests. Published in Physical Review Letters (28 July 2026); press release 31 July 2026.

集光レーザーで真空中に浮かせたガラスのナノ粒子は有望な量子センサーだ。運動を量子基底状態近くまで冷却すれば、微小な力に極めて敏感になる。しかし落とし穴がある。基底状態に固有のゼロ点振動が微小変位を覆い隠してしまううえ、冷却に有利な高いトラップ周波数は加速度感度にとって最悪なのだ。

神庭光善・小田部荘達・布能謙・沙川貴大・相川清隆ら（東京大学）は、動的なプロトコルでこのジレンマを解決した。直径約300nmのシリカナノ粒子を量子基底状態付近（実効温度 約17マイクロケルビン）まで冷却したのち、トラップ光の強度を冷却に最適な高強度からセンシングに有利な低強度へ急激に切り替える（量子クエンチ）。この非平衡ダイナミクスが加速度による変位を元のトラップのゼロ点限界を超えて増幅し、加速度検出感度を従来比2桁向上。1.2 mm/s²——地球重力加速度の約1万分の1——という微弱な重力加速度の検出を実証した。観測されたダイナミクスとフィッシャー情報量は量子ランジュバン方程式のシミュレーションでよく再現される。粒子が電気的に中性なため電磁ノイズの影響を受けないのも利点で、暗黒物質検出、ニュートリノ質量測定、高周波重力波探索、量子力学と重力の関係を探る基礎研究への応用が期待される。Physical Review Letters（2026年7月28日付）掲載、プレス発表は7月31日。

“Is there a single tile that can cover the plane only aperiodically?” This long-standing mathematical riddle, known as the einstein problem (from the German ein Stein, “one stone”), was finally solved in 2023 with the discovery of the hat monotile. Yet no experiment had probed what physics this peculiar aperiodic order produces.

Yuto Moritake (Institute of Industrial Science, University of Tokyo) and Masaya Notomi (Institute of Science Tokyo / NTT Basic Research Laboratories) and colleagues fabricated an artificial nanostructure with the hat-monotile arrangement — hundreds of thousands of holes patterned in a silicon-nitride membrane — and measured its optical diffraction. They observed a pinwheel-shaped diffraction pattern reflecting the tiling’s chiral symmetry, and found that the diffraction intensity differs between left- and right-handed circularly polarized light — a response absent in conventional, mirror-symmetric quasiperiodic structures and not anticipated by prior theoretical studies. The work opens the science of chiral quasiperiodic order and suggests new routes for light control in nanophotonics and metasurfaces. Published in Nature Communications, 29 July 2026.

「一種類のタイルで、非周期的にしか平面を敷き詰められないものはあるか？」——この長年の数学の未解決問題はアインシュタイン問題（独語の ein Stein「1つの石」に由来）と呼ばれ、2023年にハット型モノタイルの発見によってついに解決された。しかし、この特異な非周期秩序がどんな物理現象を生むのかを実験で確かめた研究はなかった。

森竹勇斗准教授（東京大学生産技術研究所）と納富雅也教授（東京科学大学／NTT物性科学基礎研究所）らの研究グループは、ハット型モノタイルの配列を持つ人工ナノ構造——窒化ケイ素膜に刻んだ数十万個の孔——を作製し、その光回折を測定した。その結果、タイリングのカイラルな対称性を反映した風車状の回折パターンの観測に世界で初めて成功。さらに、左回りと右回りの円偏光で回折強度が異なるという、従来の鏡映対称な準周期構造には見られず、先行理論研究も予測していなかった光応答を発見した。カイラルな準周期秩序という新しい科学を拓き、ナノフォトニクスやメタサーフェスにおける新たな光制御への展開が期待される。Nature Communications 2026年7月29日付掲載。

Heavy-fermion metals are compounds in which conduction electrons hybridize with localized f-electrons (the Kondo effect), acquiring effective masses hundreds of times that of a free electron. CeSiI stands out as a rare van der Waals heavy-fermion metal — it can be exfoliated into atomically thin layers like graphene — hosting antiferromagnetic order (T_N = 7.5 K) inside a Kondo-coherent state (T* ≈ 50 K).

Tong Shi and colleagues (Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, and collaborators) now use high pressure as a tuning knob and map CeSiI’s full temperature–pressure phase diagram. Suppressing the antiferromagnetic order at a critical pressure of about 6 GPa makes a superconducting dome emerge, with a maximum T_c of 240 mK, accompanied by an unusual V-shaped, nonmonotonic evolution of the Kondo coherence temperature. Normal-state transport shows non-Fermi-liquid behaviour and a diverging effective electron mass — hallmarks of quantum criticality. The results establish CeSiI as a heavy-fermion superconductor and a unique two-dimensional platform for exploring the interplay of strong correlations, Kondo hybridization, magnetism and unconventional pairing. Published in Nature Physics, with a News & Views on 28 July 2026.

重い電子系（heavy fermion）金属では、伝導電子が局在f電子と混成（近藤効果）し、自由電子の数百倍もの有効質量を獲得する。CeSiIは、グラフェンのように原子層まで剥離できる希有なファンデルワールス型の重い電子系金属で、近藤コヒーレント状態（T* ≈ 50 K）の内部に反強磁性秩序（T_N = 7.5 K）を持つ。

Tong Shiら（中国科学院物理研究所ほか）は今回、高圧を調整パラメータとしてCeSiIの温度–圧力相図を包括的に構築した。臨界圧力約6 GPaで反強磁性秩序を抑制すると、最高Tc＝240mKの超伝導ドームが出現。近藤コヒーレンス温度T*は珍しいV字型の非単調な圧力依存を示した。常伝導状態の輸送測定では、非フェルミ液体的振る舞いと有効電子質量の発散という量子臨界性の証拠も得られた。CeSiIを重い電子系超伝導体として確立し、強相関・近藤混成・磁性・非従来型超伝導の相互作用を2次元で探る独自のプラットフォームを提供する成果。Nature Physics掲載（News & Viewsは2026年7月28日付）。

Gold has been prized for millennia precisely because it does not tarnish. The textbook explanation is chemical: gold holds its electrons tightly, so oxygen binds only weakly. But that alone does not account for how much more inert gold is than the numbers suggest.

Santu Biswas and Matthew M. Montemore (Tulane University) used first-principles simulations of how atoms and electrons behave when oxygen molecules meet two of the most common gold surface structures. They find that the decisive factor is what happens the instant a fresh gold surface is created: the exposed atoms of Au(110) and Au(100) shift from looser, square-like arrangements into denser quasihexagonal patterns — the well-known surface reconstructions. Their simulations show that on unreconstructed surfaces oxygen molecules would split apart and react with gold far more easily, whereas on the reconstructed, quasihexagonal surfaces O₂ dissociation is slowed by a factor of a billion to a trillion, leaving the surface essentially unchanged. So gold’s inertness is not merely passive weak binding but an active, self-protecting structural response. The flip side is practical: gold catalysts are poor at splitting O₂, so preventing or reversing these reconstructions could make gold a far better oxidation catalyst. Published in Physical Review Letters 136, 206203 (21 May 2026); widely covered by science media through July 2026.

金が何千年も珍重されてきたのは、まさに錆びない（変色しない）からだ。教科書的な説明は化学的なもので、金は電子を強く保持するため酸素と弱くしか結合しない、というものである。しかしそれだけでは、金が数値から予想される以上にどれほど不活性なのかを説明できない。

Santu Biswas・Matthew M. Montemore（米テュレーン大学）は、酸素分子が最も一般的な2種類の金表面構造に出会ったときの原子と電子の振る舞いを第一原理シミュレーションで調べた。決定的だったのは、新しい金表面が生まれた瞬間に何が起こるかである。Au(110)とAu(100)では、露出した原子が緩い正方形状の配列からより密な準六方構造へと移行する——よく知られた表面再構成だ。シミュレーションによれば、再構成していない表面では酸素分子がはるかに容易に解離して金と反応するのに対し、再構成した準六方表面ではO₂の解離が10億〜1兆分の1に遅くなり、表面はほぼ変化しないまま保たれる。つまり金の不活性さは単なる受動的な弱い結合ではなく、能動的に自らを守る構造応答なのだ。裏を返せば実用的な含意もある。金触媒はO₂の解離が苦手だが、この再構成を防いだり逆転させたりできれば、はるかに優れた酸化触媒になりうる。Physical Review Letters 136, 206203（2026年5月21日付）掲載。2026年7月にかけて科学メディアで広く報道。

Liquid-xenon detectors like XENONnT (Gran Sasso, Italy) normally require both a scintillation flash (S1) and an ionization signal (S2) to reconstruct an event. Dropping the S1 requirement and using ionization-only (S2-only) data lowers the energy threshold dramatically, opening sensitivity to much lighter dark-matter particles — at the cost of larger, harder-to-model backgrounds.

The XENON Collaboration now reports a blinded S2-only search with a 7.8 tonne-year exposure accumulated over 579 days across three science runs, enabled by dedicated background-suppression techniques and the first complete S2-only background model for XENONnT. No significant excess is observed. The analysis sets 90%-confidence upper limits on spin-independent dark matter–nucleon and spin-dependent dark matter–neutron scattering for light dark-matter masses of a few GeV/c², on dark matter–electron scattering, and — most notably — world-leading bounds on sub-keV axionlike particles and dark photons absorbed by electrons. The sensitivity now pushes toward the region where coherent elastic neutrino–nucleus scattering (CEνNS) becomes an irreducible background — the so-called neutrino fog. Published in Physical Review Letters 137, 051003 (30 July 2026).

イタリア・グランサッソの液体キセノン検出器XENONnTは通常、シンチレーション光（S1）と電離信号（S2）の両方でイベントを再構成する。S1の要求を外して電離信号のみ（S2-only）のデータを使うと、エネルギー閾値が劇的に下がり、はるかに軽い暗黒物質粒子への感度が開ける——ただし、大きくモデル化の難しい背景事象と引き換えに。

XENON国際共同実験は今回、3回の科学運転・579日間で蓄積した露光量7.8トン・年のS2-onlyブラインド探索を報告した。専用の背景事象抑制技術と、XENONnT初の完全なS2-only背景モデルがこれを可能にした。有意な超過は観測されず、数GeV/c²の軽い暗黒物質に対するスピンに依存しない核子散乱・スピンに依存する中性子散乱、暗黒物質–電子散乱に90%信頼水準の上限を設定。特に、電子に吸収されるsub-keV領域のアクシオン様粒子とダークフォトンに世界最高の制限を与えた。感度はコヒーレント弾性ニュートリノ–原子核散乱（CEνNS）が除去不能な背景となる領域——いわゆる「ニュートリノの霧」——に迫りつつある。Physical Review Letters 137, 051003（2026年7月30日付）掲載。

Topological physics has given wave systems — electrons, photons, sound, mechanics — robust one-way edge channels, epitomized by the Haldane model of a Chern insulator. But heat diffusion is not a wave: it does not respond to magnetic fields and carries no intrinsic spin, so realizing a Chern insulator for heat has long been considered challenging, if not impossible.

Jiaxin Li and colleagues now propose and realize a thermal analogue of the Haldane model. The trick is to endow the temperature field with a degree of freedom playing the role of a wave function’s phase, and to synthesize the complex next-nearest-neighbour couplings of the Haldane model by tailoring intralayer and interlayer “hopping” between thermal sites. Fabricating the thermal Haldane lattice with actively controlled, programmable thermal sources, the team experimentally observed the evidence of one-way chiral edge states of heat. The work extends Chern-insulator physics into purely diffusive systems and hints at flexible, robust manipulation of heat and mass transfer — a fresh direction for thermal management. Published in Physical Review Letters 137, 056301 (28 July 2026).

トポロジカル物理学は、電子・光・音・機械振動といった波動系に、乱れに強い一方通行のエッジチャネルをもたらしてきた。その典型がチャーン絶縁体のハルデン模型だ。しかし熱の伝導（拡散）は波ではない。磁場に応答せず、固有のスピンも持たないため、熱に対するチャーン絶縁体の実現は長らく困難、あるいは不可能とすら考えられてきた。

Jiaxin Liらは今回、ハルデン模型の熱版を提案し、実現した。鍵となるのは、温度場に波動関数の「位相」に相当する自由度を持たせるアイデアだ。層内・層間の「ホッピング」を設計することで、ハルデン模型に必要な複素次近接結合を実効的に合成する。能動制御可能なプログラマブル熱源を組み込んだ熱ハルデン格子を実際に作製し、一方向にのみ伝わるカイラルな熱エッジ状態の証拠を実験的に観測した。チャーン絶縁体の物理を純粋な拡散系へ拡張する成果であり、熱・物質輸送の柔軟で頑健な制御——熱マネジメントの新しい方向性——を示唆する。Physical Review Letters 137, 056301（2026年7月28日付）掲載。

Zitterbewegung (“trembling motion”) is a jittering of the centre of mass predicted for relativistic Dirac electrons, arising when operators fail to commute. In non-Abelian gauge theories — the mathematical backbone of the Standard Model — the order of operations matters, and engineering such fields for photons has become a central goal of synthetic-dimension photonics.

Shu Yang, Bengy Tsz Tsun Wong, Jinbing Hu and Yi Yang (University of Hong Kong) experimentally created non-Abelian electric fields on a photonic frequency chain — a synthetic lattice whose “sites” are optical frequencies — using a polarization-multiplexed, time-modulated fibre ring resonator. Engineering spin-orbit coupling via modulation dephasing, polarization rotation and retardation gives programmable control over synthetic Floquet bands. With self-heterodyne coherent detection they observed photonic Zitterbewegung induced by the non-Abelian electric field — the oscillation of a wave packet’s centre along the frequency axis caused by the noncommutativity of scalar and vector potentials — and, switching on an Abelian field via modulation detuning, its interference with Bloch oscillations. The platform bridges synthetic dimensions with non-Abelian gauge theory for emulating relativistic quantum mechanics, with applications in frequency-domain optical computation and frequency-comb control. Published in Physical Review Letters 137, 056901 (2026); selected for a Viewpoint in Physics and as an Editors’ Suggestion.

ツィッターベヴェーグング（Zitterbewegung、震え運動）は、相対論的なディラック電子に予言された重心の細かな振動で、演算子が交換しないことから生じる。非可換ゲージ理論——標準模型の数学的骨格——では演算の順序が結果を変える。この非可換場を光子に対して人工的に作り出すことは、合成次元フォトニクスの中心課題となってきた。

Shu Yang・Bengy Tsz Tsun Wong・Jinbing Hu・Yi Yang（香港大学）は、偏光多重の時間変調ファイバーリング共振器を用い、光の周波数を格子点とみなす合成格子「周波数チェーン」上に非可換電場を実験的に合成した。変調の位相ずれ・偏光回転・偏光遅延によってスピン軌道結合を設計し、合成フロケバンドをプログラム制御する。自己ヘテロダインコヒーレント検出により、非可換電場が誘起する光子のツィッターベヴェーグング——スカラーポテンシャルとベクトルポテンシャルの非可換性による、波束中心の周波数軸方向の振動——を観測。さらに変調デチューニングで可換（アーベル）電場も同時に加え、ブロッホ振動との干渉を実証した。合成次元と非可換ゲージ理論を橋渡しし、相対論的量子力学のフォトニック・エミュレーション、周波数領域の光計算や周波数コム制御への応用が見込まれる。Physical Review Letters 137, 056901（2026年）掲載。Physics誌のViewpointとEditors’ Suggestionに選出。

High-frequency mechanical oscillators with long coherence times are a prized resource: they can serve as quantum memories, transducers between microwaves and optics, and precision sensors. But pushing their coherence into the range quantum applications demand first requires knowing what destroys it — and the origins of phonon decoherence in crystalline media have been poorly pinned down.

Combining non-invasive laser (Brillouin) spectroscopy with materials analysis, researchers used micro-fabricated high-overtone bulk acoustic-wave resonators (μHBARs) in crystalline quartz as a test bed and identified phonon–surface interactions as the dominant source of decoherence. Reducing those interactions through chemical mechanical polishing then yielded μHBARs with Q-factors above 240 million at 12 GHz, corresponding to phonon coherence times beyond 6 ms and record-level f–Q products, with a path identified to >100 ms. The work is from Yizhi Luo, …, Peter T. Rakich and colleagues (Yale University). Because the figure of merit for decoupling a resonator from its thermal environment is the frequency–Q product, this points a concrete materials-engineering route toward long-lived solid-state quantum memories. Published in Nature Physics; featured in a Research Briefing on 30 July 2026.

コヒーレンス時間の長い高周波機械振動子は貴重な資源だ。量子メモリ、マイクロ波と光をつなぐトランスデューサ、精密センサーとして使える。しかし量子応用が要求する水準までコヒーレンスを伸ばすには、まず何がそれを壊しているのかを知る必要がある。結晶中のフォノン・デコヒーレンスの起源は、これまで十分に特定されてこなかった。

研究チームは、非侵襲のレーザー（ブリルアン）分光と材料解析を組み合わせ、結晶水晶で作製した微細加工型の高次バルク弾性波共振器（μHBAR）を試験台として、フォノンと表面の相互作用こそがデコヒーレンスの支配的な起源であることを特定した。化学機械研磨（CMP）によってこの表面相互作用を低減した結果、ギガヘルツ帯の高周波バルク弾性波振動子で12 GHzでQ値2.4億超、すなわち6 msを超えるフォノンコヒーレンス時間と記録的なf–Q積が得られ、100 ms超への道筋も示された。Yizhi Luo・Peter T. Rakichら（イェール大学）による成果。共振器が熱環境からどれだけ切り離されているかを表す指標は周波数×Q積であり、本成果は長寿命の固体量子メモリへ向けた具体的な材料工学的道筋を示している。Nature Physics掲載。2026年7月30日付のResearch Briefingで紹介。

An ensemble of atoms coupled through their highly excited Rydberg levels can behave as a single giant two-level system — a “superatom” — because the Rydberg blockade forbids more than one excitation within a blockade radius. Superatoms can encode qubits and emit single photons on demand, making them attractive nodes for quantum networks. But real ensembles are large and positionally disordered, so the blockade is never perfect, and describing the residual imperfection accurately has been hard.

Valentin Magro, Sébastien Garcia and Alexei Ourjoumtsev (Collège de France) derive such a description from first principles: a treatment of interactions in a large, disordered ensemble that is simultaneously accurate, physically informative, and numerically scalable. They successfully test it against brute-force numerics and against experimental data. The model proves essential for making quantitative predictions of gate fidelities and photon-emission efficiencies, and thus for guiding experiments toward large-scale superatom-based quantum systems. Published in Physical Review Letters 137, 053605 (28 July 2026).

高励起のリュードベリ準位を介して結合した原子集団は、単一の巨大な2準位系——「超原子（superatom）」——として振る舞える。リュードベリ・ブロッケードにより、ブロッケード半径内には1個を超える励起が入れないからだ。超原子は量子ビットを符号化でき、必要に応じて単一光子を放出できるため、量子ネットワークのノードとして注目されている。だが実際の集団は大きく位置も無秩序なので、ブロッケードは決して完全ではなく、その残留する不完全性を正確に記述するのは難題だった。

Valentin Magro・Sébastien Garcia・Alexei Ourjoumtsev（コレージュ・ド・フランス）は、この記述を第一原理から導出した。大きく無秩序な集団における相互作用を、正確でありながら物理的に見通しがよく、しかも数値的にスケールする形で扱う理論である。彼らはこれを総当たり数値計算と実験データの両方に照らして検証した。このモデルは、ゲート忠実度や光子放出効率の定量的予測に不可欠であり、大規模な超原子ベースの量子系へ向けた実験の指針となる。Physical Review Letters 137, 053605（2026年7月28日付）掲載。

The quantum theory of light describes multiphoton states whose phase-space distributions are non-Gaussian — a property tied to quantum advantage in continuous-variable computing, since Gaussian states and operations alone are classically simulable. Several hierarchies rank non-Gaussian states by resource content; a prominent one is the stellar rank, conventionally read as counting how many photons must be added to a Gaussian state.

Nicolas Moulonguet, Eloi Descamps, Pérola Milman and colleagues (Université Paris Cité/CNRS, ENS-PSL, Paris-Saclay) give non-Gaussianity a physical interpretation by showing that the stellar rank emerges as a limiting case of the roots of Majorana polynomials — polynomials that uniquely represent bosonic states defined with a quantized phase reference. The consequence is a revised reading of both quantities: once superselection rules (here, photon-number conservation relative to a quantized phase reference) are properly accounted for, quadrature non-Gaussianity and nonzero stellar rank act as witnesses of particle entanglement, rather than signatures of photon addition. They further show the stellar rank is inherently basis-dependent, tied to the choice of coherent states and quadrature eigenstates as the computational basis — which qualifies claims about its relation to computational resources. Published in Physical Review Letters 137, 050203 (29 July 2026).

光の量子論は、位相空間分布が非ガウス的な多光子状態を記述する。ガウス状態とガウス操作だけでは古典シミュレート可能なので、非ガウス性は連続量量子計算における量子優位性と直結する性質だ。非ガウス状態を資源量で階層づける指標がいくつか提案されており、その代表格がstellar rank（星位）である。従来これは「ガウス状態に何個の光子を付加する必要があるか」を数える量と解釈されてきた。

Nicolas Moulonguet・Eloi Descamps・Pérola Milmanら（パリ・シテ大学／CNRS、高等師範学校ENS-PSL、パリ・サクレー大学）は、星位がマヨラナ多項式の根の極限として現れることを示し、非ガウス性に物理的解釈を与えた。マヨラナ多項式とは、位相基準を量子化して定義したボソン状態を一意に表す多項式である。その帰結として両者の読み方が改まる。超選択則（ここでは量子化された位相基準に対する光子数保存）を正しく考慮すると、直交位相成分の非ガウス性とゼロでない星位は、ガウス状態への光子付加の印ではなく粒子もつれの証拠（ウィットネス）として機能するのだ。さらに星位は、コヒーレント状態や直交位相固有状態を計算基底として選ぶことに結びついた基底依存の量であることも示され、計算資源との関係についての主張には留保が必要となる。Physical Review Letters 137, 050203（2026年7月29日付）掲載。

Topological insulators come in two flavours. First-order ones (Chern insulators, quantum spin Hall systems) host propagating edge states; higher-order ones host localized corner states. The two have been thought mutually exclusive: a nonzero first-order index (Chern or spin-Chern number) makes the conventional higher-order topological indices ill-defined.

Jiancheng Zheng, Zhenhang Pu, Jiuyang Lu, Weiyin Deng, Manzhu Ke and Zhengyou Liu (Wuhan University) show the exclusion is not fundamental. Even when the first-order indices are nonzero, such systems can still support higher-order corner states as Jackiw–Rebbi-type modes arising from the topology of the edge bands themselves. Realizing this in an acoustic crystal, they observe traveling edge states and trapped corner states coexisting within the exact same energy band — higher-order topology embedded inside first-order topological bands. The result enlarges the design space for topological wave devices, where robust one-way transport and robust localization can now be engineered in a single band. Published in Physical Review Letters 137, 056605 (28 July 2026).

トポロジカル絶縁体には2つの系統がある。一次（first-order）のもの（チャーン絶縁体、量子スピンホール系）は伝播するエッジ状態を持ち、高次（higher-order）のものは局在したコーナー状態を持つ。この両者は排他的だと考えられてきた。一次トポロジカル指数（チャーン数やスピンチャーン数）がゼロでないと、従来の高次トポロジカル指数がそもそも定義できなくなるからだ。

Jiancheng Zheng・Zhenhang Pu・Jiuyang Lu・Weiyin Deng・Manzhu Ke・Zhengyou Liuら（武漢大学）は、この排他性が本質的でないことを示した。一次指数がゼロでない系でも、エッジバンド自体のトポロジーから生じるJackiw–Rebbi型モードとして高次のコーナー状態を持ちうるのである。音響結晶でこれを実現し、伝播するエッジ状態と捕捉されたコーナー状態がまったく同じエネルギーバンド内に共存することを観測した。一次トポロジカルバンドの内部に高次トポロジーが埋め込まれている形だ。頑健な一方向輸送と頑健な局在を単一バンド内で設計できるようになり、トポロジカル波動デバイスの設計空間が広がる。Physical Review Letters 137, 056605（2026年7月28日付）掲載。

Future fusion reactors face a dilemma: the high-confinement mode (H-mode) that keeps the plasma hot tends to produce violent edge bursts (ELMs) that can damage the wall, while taming them often costs performance. The quasicontinuous exhaust (QCE) regime is a promising “Goldilocks” operating point — high confinement with small, benign, quasi-continuous heat exhaust — but its underlying turbulence mechanism was unclear.

Kaiyu Zhang, Wladimir Zholobenko, Frank Jenko and colleagues (Max Planck Institute for Plasma Physics, with the ASDEX Upgrade Team) performed global two-fluid turbulence simulations of the QCE regime on the ASDEX Upgrade tokamak. The simulations reveal that a quasicoherent mode drives mesoscopic oscillations of the pedestal boundary across the magnetic separatrix and ejects ballistic filaments (“blobs”), reproducing both the mean profiles and the turbulent fluctuations observed experimentally. The behaviour arises from a synergistic interplay between kinetic ballooning modes and resistive X-point modes straddling the separatrix. Understanding this mechanism supports extrapolating the reactor-relevant QCE regime to future devices such as ITER and beyond. Published in Physical Review Letters 137, 055102 (30 July 2026); featured in a Physics Synopsis.

将来の核融合炉はジレンマを抱えている。プラズマを高温に保つ高閉じ込めモード（Hモード）は、壁を損傷しかねない激しい周辺バースト（ELM）を生みがちで、それを抑えると性能が犠牲になりやすい。準連続排気（QCE）領域は、高い閉じ込めと、小さく無害で準連続的な熱排出を両立する有望な「ちょうどいい」運転点だが、その背後にある乱流機構は不明だった。

Kaiyu Zhang・Wladimir Zholobenko・Frank Jenkoら（マックス・プランク・プラズマ物理研究所、ASDEX Upgradeチーム）は、ASDEX UpgradeトカマクのQCE領域について大域的な2流体乱流シミュレーションを実施した。その結果、準コヒーレントモードが磁気セパラトリクスをまたいでペデスタル境界のメゾスコピックな振動を駆動し、弾道的なフィラメント（ブロブ）を放出することが判明。実験で観測される平均プロファイルと乱流揺らぎの両方を再現した。この振る舞いは、セパラトリクスをまたぐキンクバルーニングモードと抵抗性Xポイントモードの相乗的な相互作用から生じる。機構の理解は、炉心関連のQCE領域をITERやその先の将来装置へ外挿する上での基盤となる。Physical Review Letters 137, 055102（2026年7月30日付）掲載。Physics誌のSynopsisでも紹介。

Galactic cosmic rays arrive at Earth almost — but not perfectly — isotropically. Tiny deviations at the 10⁻³–10⁻⁴ level, mapped over the sky, encode how charged particles are scrambled by magnetic fields on their way to us. Medium-scale anisotropies, spanning tens of degrees, are a particularly sensitive probe of the local magnetic environment within the cosmic-ray scattering length.

The LHAASO Collaboration, using the KM2A square-kilometre array on the Tibetan Plateau, reports precision observations of medium-scale anisotropies in cosmic rays above 10 TeV, identifying four excess and four deficit regions, each spanning roughly 10°. Crucially, the analysis detects, for the first time with high significance, energy-dependent shifts in the centroids of two excess regions — the known Region B and a newly identified region — and characterizes how the fractional intensity of each region evolves with energy. These findings imply the anisotropies are shaped by the specific realization of the local turbulent magnetic field, imposing strict constraints on models of local turbulence and cosmic-ray propagation. Published in Physical Review Letters 137, 051004 (30 July 2026).

銀河宇宙線は地球にほぼ等方的に——しかし完全に等方ではなく——到来する。空にマッピングすると10⁻³〜10⁻⁴レベルの微小な偏りがあり、荷電粒子が到来途中で磁場にどうかき乱されたかの情報を刻んでいる。数十度スケールの中規模異方性は、宇宙線の散乱長の内側にある太陽系近傍の磁場環境を探る特に鋭敏なプローブだ。

チベット高原の1km²地表アレイKM2Aを用いるLHAASO国際共同実験は、10TeV超の宇宙線の中規模異方性を精密観測し、それぞれ約10°に広がる4つの超過領域と4つの欠損領域を同定した。決定的なのは、既知の「領域B」と新たに同定された領域という2つの超過領域の中心位置が、エネルギーとともに有意に移動することを初めて高い有意度で検出した点だ。各領域の相対強度のエネルギー発展も特徴づけた。これらの結果は、観測される異方性が太陽系近傍の乱流磁場の「具体的な実現（realization）」によって形づくられていることを示唆し、局所乱流モデルと宇宙線伝播理論に厳しい制約を課す。Physical Review Letters 137, 051004（2026年7月30日付）掲載。

When an excited nucleus relaxes, it emits gamma rays with a probability described by the gamma-ray strength function (γSF). For decades, some nuclei have shown a puzzling low-energy enhancement (LEE) — far more low-energy gamma rays than theory predicted — and whether its electromagnetic character is electric or magnetic remained an open question with direct consequences for how elements are forged in stars, supernovae and neutron-star mergers.

An international collaboration of 25 institutions led by researchers at the Facility for Rare Isotope Beams (FRIB, Michigan State University) settled the question for zinc-70. Using FRIB’s LEBIT Penning trap, the team prepared — for the first time — isotopically and isomerically pure beams of the parent copper-70 in its ground state and in an excited isomeric state, then recorded the gamma rays of the daughter zinc-70 with the SuN total-absorption detector. Analysing the two datasets with the β-Oslo and Shape methods yielded two independent strength functions whose comparison shows conclusively that the low-energy enhancement is of magnetic (dipole) character. The result provides a benchmark for nuclear theory and sharpens neutron-capture rate calculations used in models of heavy-element nucleosynthesis. Published in Nature (DOI 10.1038/s41586-026-10758-3); press releases in late July 2026.

励起した原子核が緩和するときに放つガンマ線の放出確率は、ガンマ線強度関数（γSF）で記述される。数十年前から一部の原子核では、理論予測よりはるかに多くの低エネルギーガンマ線が放出される謎の「低エネルギー増大（LEE）」が知られていた。その電磁的性質が電気的か磁気的かは未解決のままで、星・超新星・中性子星合体での元素合成の理解に直結する問題だった。

FRIB（希少同位体ビーム施設、米ミシガン州立大学）の研究者が主導する25機関の国際共同チームは、この問題を亜鉛70で決着させた。FRIBのペニングトラップ装置LEBITを用い、親核である銅70の基底状態と励起異性体（アイソマー）状態を、史上初めて同位体的にも異性体的にも純粋なビームとして分離。娘核・亜鉛70が放つガンマ線を全吸収検出器SuNで記録した。2つのデータセットをβ-オスロ法とShape法で解析して得た独立な強度関数を比較した結果、低エネルギー増大は磁気（双極子）的性質を持つと決定的に示された。原子核理論のベンチマークとなる成果で、重元素合成モデルに使われる中性子捕獲率の計算を精密化する。Nature（DOI 10.1038/s41586-026-10758-3）掲載、プレス発表は2026年7月下旬。

“Quantum advantage” has two hard requirements that are rarely met at once: the computation must be beyond the practical reach of the best classical simulations, and there must be a way to trust that the quantum machine actually did it correctly. Earlier random-circuit-sampling demonstrations satisfied the first but struggled with the second.

IBM and researchers from the University of Chicago (including Bill Fefferman’s group, with Jay Gambetta of IBM Research) report a demonstration that meets both criteria. In one of the largest error-correction demonstrations to date, they executed 70 logical qubits, running 2,415 logical two-qubit operations and 468 logical “T gates” in roughly 15 minutes. The key ingredient is a spacetime code: ancilla qubits distributed across both space and time detect errors mid-computation, and post-selecting the runs that pass the consistency checks cut the effective gate error to about one-tenth of the raw physical rate. The task is a structured “T-doped” circuit that keeps random-circuit-sampling hardness while remaining verifiable, so the result comes with statistical fidelity bounds — a lower bound on how faithfully the computation was executed — where leading classical simulation runtimes were prohibitive. Announced 30 July 2026.

「量子優位性（quantum advantage）」には、同時に満たすのが難しい2つの条件がある。最良の古典シミュレーションでは現実的に手が届かない計算であること、かつ、量子計算機が本当に正しく実行したと信頼できる根拠があることだ。従来のランダム回路サンプリングによる実証は前者は満たしても、後者が弱かった。

IBMとシカゴ大学（Bill Feffermanグループら、IBM ResearchのJay Gambettaが参加）は、この両方を満たす実証を報告した。これまでで最大級の誤り訂正実証として70個の論理量子ビットを動作させ、2,415回の論理2量子ビット演算と468個の論理「T ゲート」を約15分で実行した。鍵となるのは時空符号（spacetime code）だ。補助量子ビットを空間方向と時間方向の両方に配置して計算の途中で誤りを検出し、整合性チェックを通った実行だけを選び出す（ポストセレクション）ことで、実効ゲート誤り率を物理誤り率の約10分の1まで低減した。課題は、効率的に古典シミュレートできるクリフォード回路にT ゲートを戦略的に加えた「T ドープ」構造化回路で、ランダム回路サンプリング並みの古典的困難さを保ちつつ検証可能性を確保している。これにより、計算がどれだけ忠実に実行されたかの統計的な下限つきで結果が得られた。2026年7月30日発表。

The Riemann Hypothesis (RH), posed in 1859, asserts that all nontrivial zeros of the Riemann zeta function lie on a single critical line. It remains unproven, yet more than a thousand theorems — and parts of modern cryptography — rest on it. The Hilbert–Pólya idea that these zeros might be the spectrum of some physical operator has motivated decades of attempts to give RH a physical body.

Shijie Wei, Tao Xin, Guilu Long, Franco Nori and colleagues (Beijing Academy of Quantum Information Sciences, SUSTech, Tsinghua University, RIKEN) now establish a direct correspondence between the nontrivial zeros and dynamical quantum phase transitions (DQPTs) in two complementary engineered many-body systems — characterized respectively by the average accumulated phase factor and the Loschmidt amplitude, both of which vanish exactly at evolution times matching the zeros. This recasts RH as the occurrence of phase transitions at a unique temperature, identifying a previously unknown transition mechanism. In a proof-of-principle experiment on a five-qubit spin-based quantum processor, the signal collapsed at the first five nontrivial zeta zeros and only on the critical line. The team also proposes a quantum computational framework implementing both systems with polynomial resources, suggesting a quantum advantage in probing the hypothesis. Note: this is a physical correspondence and a numerical demonstration, not a proof of RH. Published in Nature Communications (peer-reviewed version of arXiv:2511.11199).

1859年に提出されたリーマン予想（RH）は、リーマンゼータ関数の非自明な零点がすべて一本の臨界線上に並ぶと主張する。いまだ未証明だが、千を超える定理と現代暗号の一部がこの仮定の上に立っている。これらの零点が何らかの物理的演算子のスペクトルではないかというヒルベルト＝ポリア予想は、RHに物理的な実体を与えようとする数十年の試みを駆動してきた。

Shijie Wei・Tao Xin・Guilu Long・Franco Noriら（北京量子情報科学研究院、南方科技大学、清華大学、理化学研究所）は今回、非自明零点と、設計された2つの相補的な量子多体系における動的量子相転移（DQPT）との直接的な対応を確立した。2系はそれぞれ平均累積位相因子とロシュミット振幅で特徴づけられ、いずれも零点に対応する時刻でちょうどゼロになる。これによりRHは「ある特定の温度における相転移の発生」と読み替えられ、これまで知られていなかった転移機構が同定された。5量子ビットのスピン系量子プロセッサでの原理実証実験では、最初の5個の非自明零点で信号が消失し、しかもそれは臨界線上でのみ起きた。両系を多項式資源で実装する量子計算フレームワークも提案され、この予想を探るうえでの量子優位性を示唆する。ただし本成果は物理的対応と数値実証であり、RHの証明ではない。Nature Communications掲載（arXiv:2511.11199の査読版）。

In monolayer transition-metal dichalcogenides such as WSe₂, electrons carry an extra label — the valley index — that behaves like a pseudospin and can be addressed with circularly polarized light. Placing such a monolayer in an optical microcavity and applying a magnetic field turns its Landau levels into a many-body playground for cavity quantum electrodynamics.

Xinyue Zhang and colleagues report the realization of Landau polaritons in a WSe₂ monolayer integrated into an optical microcavity. By embedding a two-dimensional electron gas in the monolayer and applying a perpendicular magnetic field, they achieve strong coupling between cavity photons and interband Landau-level transitions, producing hybrid light–matter quasiparticles. These polaritons show valley-dependent oscillations in both coupling strength and resonance energy, driven by the electrical and magnetic filling of valley-contrasting Landau levels. Moreover, intervalley correlations between the Landau-level transitions and opposite-valley electrons produce a nonlinear renormalization of transition energies and coupling strengths. The work establishes a new paradigm for cavity QED in correlated two-dimensional systems and demonstrates light-mediated control of quantum phases via the valley degree of freedom. Published in Physical Review Letters 137, 046904 (24 July 2026).

WSe₂のような単層遷移金属ダイカルコゲナイドでは、電子が「バレー（谷）」という余分なラベルを持つ。これは擬スピンのように振る舞い、円偏光でアクセスできる。この単層を光共振器に入れて磁場をかけると、そのランダウ準位が共振器量子電気力学（cavity QED）の多体的な舞台に変わる。

Xinyue Zhangらは、光共振器に組み込んだWSe₂単層でランダウ・ポラリトンを実現したと報告した。単層に2次元電子ガスを埋め込み垂直磁場を加えることで、共振器光子とバンド間ランダウ準位遷移の強結合を達成し、光と物質のハイブリッド準粒子を生成。これらのポラリトンは、バレーごとに異なるランダウ準位の電気的・磁気的充填に駆動されて、結合強度と共鳴エネルギーの両方がバレー依存の振動を示した。さらに、ランダウ準位遷移と逆バレーの電子との谷間（intervalley）相関が、遷移エネルギーと結合強度の非線形な繰り込みを引き起こす。相関のある2次元系における共振器QEDの新しいパラダイムを確立し、バレー自由度を介した量子相の光による操作を実証した成果。Physical Review Letters 137, 046904（2026年7月24日付）掲載。

Altermagnets are the newly recognized third class of collinear magnets: they break a combination of time-reversal and rotational symmetries yet carry no net magnetization. That absence is exactly what makes them hard to study — the order parameter of a d-wave altermagnet has the same symmetry as magnetic multipoles — coupling to the product of a magnetic field and uniaxial strain — so conventional magnetometry has little to grip.

Rahel Ohlendorf, Elena Gati and colleagues (Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids) attack the problem thermodynamically. By combining symmetry-guided uniaxial strain and magnetic-field tuning with highly sensitive elastocaloric-effect measurements — which detect the temperature change a material undergoes when strained adiabatically, and are exquisitely sensitive to symmetry-breaking order — together with first-principles theory, they probe the multipolar order in the candidate altermagnet MnF₂ directly — achieving the first unambiguous bulk confirmation of altermagnetism in MnF₂ and establishing a thermodynamic probe of its predicted finite-temperature altermagnetic critical point. With colleagues at TU Dresden, the University of Minnesota, St Andrews, UIUC and KIT, the approach supplies a general route to identifying altermagnetic order, a prerequisite for stray-field-free spintronics. Published open access in Physical Review Letters 137, 056702 (28 July 2026).

アルターマグネットは、強磁性・反強磁性に続く第3の共線磁性として近年認識された物質群だ。時間反転対称性と回転対称性の組み合わせを破りながら、正味の磁化を持たない。この「磁化がない」ことこそが研究を難しくしている。d波アルターマグネットの秩序変数は磁気多極子と同じ対称性を持ち、磁場と一軸性歪みの積に結合するため、通常の磁化測定ではとっかかりがほとんどないのだ。

Rahel Ohlendorf・Elena Gatiら（マックス・プランク固体化学物理研究所）は、この問題に熱力学から切り込んだ。対称性に基づいて設計した一軸性歪みと磁場によるチューニングを、高感度な弾性熱量効果（elastocaloric effect）測定——断熱的に歪みを加えたときの温度変化を検出する手法で、対称性を破る秩序に極めて敏感——および第一原理計算と組み合わせ、アルターマグネット候補MnF₂の多極子秩序を直接プローブし、MnF₂におけるアルターマグネティズムの初の明確なバルク確証を達成するとともに、予言されていた有限温度アルターマグネット臨界点への熱力学的プローブを確立した。TUドレスデン、ミネソタ大学、セント・アンドリューズ大学、UIUC、KITとの共同研究。アルターマグネット秩序を同定するための一般的手法を提供する成果であり、漏れ磁場のないスピントロニクス応用の前提となる。Physical Review Letters 137, 056702（2026年7月28日付）オープンアクセス掲載。

Singly ionized ytterbium (Yb⁺) is a workhorse of precision measurement and trapped-ion quantum information, prized for its extremely narrow “clock” transitions and its abundance of stable isotopes. That isotope richness enables King-plot analyses of isotope shifts, in which a deviation from linearity can signal a new boson coupling electrons to neutrons — physics beyond the Standard Model. A statistically significant King-plot nonlinearity has already been reported, and disentangling it from higher-order Standard Model effects requires more narrow transitions to feed into the analysis.

Patrick McMillin, Hassan Farhat, William Liu and Wesley C. Campbell report the observation of three semiforbidden transitions in Yb⁺ from the metastable ²F^o_7/2 state. Because both the upper and lower states are long-lived, the transitions are sub-hertz narrow, complementing those already in routine use. The team reports the absolute frequencies of these electric-quadrupole transitions along with their isotope shifts, hyperfine structure and quadrupole transition moments, and finds that the spontaneous lifetimes of the excited states are limited by slow magnetic-dipole emission to lower-lying odd-parity states. Published in Physical Review Letters 137, 053002 (31 July 2026).

1価イッテルビウムイオン（Yb⁺）は、精密測定と（イオントラップ型）量子情報の主力だ。極めて狭い「時計遷移」を持ち、安定同位体が豊富なことが理由である。この同位体の豊富さは同位体シフトのKingプロット解析を可能にする。直線からのずれは、電子と中性子を結合させる新しいボソン——標準模型を超える物理——の兆候になりうる。すでに統計的に有意なKingプロットの非線形性が報告されており、それを標準模型の高次効果と切り分けるには、解析に投入できる狭線幅遷移がさらに必要だった。

Patrick McMillin・Hassan Farhat・William Liu・Wesley C. Campbellらは、Yb⁺の準安定 ²F°₇/₂ 状態から出発する準禁制遷移3本の観測を報告した。上準位・下準位ともに寿命が長いため、これらの遷移はサブヘルツ級の狭さを持ち、すでに常用されている遷移を補完する。チームはこれら電気四重極遷移の絶対周波数に加え、同位体シフト・超微細構造・四重極遷移モーメントを測定。さらに、励起状態の自然寿命が、より低いエネルギーの奇パリティ状態への遅い磁気双極子放出によって制限されていることを明らかにした。Physical Review Letters 137, 053002（2026年7月31日付）掲載。

When heavy ions collide at the LHC or RHIC, they briefly create a quark–gluon plasma (QGP) — the deconfined state of matter that filled the microsecond-old universe. High-energy jets punching through it are the sharpest available probes, but the imprint of the medium on a jet mixes two effects that are hard to separate: the medium’s perturbative modification of the parton shower, and its hydrodynamical backreaction (the wake the jet leaves behind).

Energy correlators — correlations of energy flow between detector directions — have become popular because they connect measurements robustly to quantum field theory. Theory work so far focused on the simplest two-point correlator; mapping the QGP’s dynamics requires going further. This Letter presents a systematic theoretical study of multipoint energy correlators for jets fragmenting in a dense QGP, accounting for both the perturbative modification and the hydrodynamic response. Examining both the scaling of projected correlators and the shape dependence of the three-point correlator, the authors show how each provides distinct insight into jet–medium interaction, and discuss how modifications depend parametrically on the medium’s scales — opening a concrete route to experimentally separating jet modification from medium response. Published in Physical Review Letters 137, 052302 (31 July 2026).

LHCやRHICで重イオンが衝突すると、ごく短時間だけクォーク・グルーオン・プラズマ（QGP）——宇宙誕生から数マイクロ秒の時期を満たしていた、閉じ込めの解けた物質相——が生成される。そこを貫く高エネルギーのジェットは最も鋭いプローブだが、媒質がジェットに残す痕跡には分離の難しい2つの効果が混ざっている。媒質によるパートンシャワーの摂動的な変形と、ジェットが残す航跡である流体力学的バックリアクション（媒質応答）だ。

エネルギー相関関数——検出器の方向間でのエネルギー流の相関——は、測定を場の量子論と頑健に結びつけられるため近年注目を集めてきた。しかし理論研究はこれまで最も単純な2点相関関数に集中しており、QGPのダイナミクスを描き出すにはその先が必要だ。本論文は、高密度QGP中で破砕するジェットについて、多点エネルギー相関関数の系統的な理論研究を提示する。摂動的変形と流体応答の両方を取り込み、射影相関関数のスケーリングと3点相関関数の形状依存性の双方を調べ、それぞれがジェット–媒質相互作用について異なる知見を与えることを示した。さらに変形が媒質のスケールにどうパラメトリックに依存するかを議論し、ジェット変形と媒質応答を実験的に切り分ける具体的な道筋を開いている。Physical Review Letters 137, 052302（2026年7月31日付）掲載。

Silicon is transparent to short-wavelength infrared (SWIR) light because those photons carry less energy than silicon’s band gap. SWIR detection therefore relies on III–V compounds such as InGaAs — expensive, and not monolithically compatible with silicon CMOS. Hyperdoping silicon with deep-level impurities beyond the solubility limit creates an intermediate band that absorbs sub-band-gap photons, but the resulting quantum efficiency has been too low to matter.

E. García-Hemme, D. Pastor and colleagues (Universidad Complutense de Madrid, with Universidad Politécnica de Madrid) report a Si-CMOS-compatible photodiode for room-temperature SWIR detection that integrates tellurium-hyperdoped silicon with light-trapping structures. By combining surface texturing with a back reflector, they force sub-band-gap photons to make many passes through the thin hyperdoped layer, boosting absorptance and delivering a breakthrough in sub-band-gap quantum efficiency. Because the device is built in silicon, it points toward CMOS-compatible night-vision and SWIR imaging without exotic materials. Published in Physical Review Letters 137, 057002 (29 July 2026); featured in a Physics Synopsis.

シリコンは短波赤外（SWIR）光に対して透明だ。それらの光子はシリコンのバンドギャップより低いエネルギーしか持たないためである。したがってSWIR検出はInGaAsのようなIII-V族化合物に頼らざるを得ず、高価でシリコンCMOSとモノリシックに統合できない。固溶限を超えて深い準位の不純物をシリコンに打ち込む超高濃度ドープ（ハイパードーピング）は、バンドギャップ以下の光子を吸収する中間バンドを作るが、得られる量子効率は実用に足りなかった。

E. García-Hemme・D. Pastorら（マドリード・コンプルテンセ大学、マドリード工科大学）は、テルルを超高濃度ドープしたシリコンと光トラッピング構造を統合した、室温動作のSi-CMOS互換SWIRフォトダイオードを報告した。表面テクスチャリングと裏面反射鏡を組み合わせることで、バンドギャップ以下の光子を薄いハイパードープ層内で何度も往復させ、吸収率を高めてバンドギャップ以下の量子効率を飛躍的に向上させた。素子がシリコンで作られているため、特殊材料に頼らないCMOS互換の暗視・SWIRイメージングへの道が開ける。Physical Review Letters 137, 057002（2026年7月29日付）掲載、Physics誌のSynopsisでも紹介。