物理学ニュース 2026年8月

🇯🇵 日本語で読む

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）。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

“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。

🇯🇵 日本語で読む

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）。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

“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。

🇯🇵 日本語で読む

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）。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

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。

🇯🇵 日本語で読む

Highly charged ions (HCI) — atoms stripped of most or all of their electrons — are the best laboratories we have for testing quantum electrodynamics in extreme fields. But there is a catch: the only efficient way to make heavy HCI is to strip them in flight at relativistic speeds, whereas precision spectroscopy and mass measurements demand ions that are slow, or ideally at rest.

The HITRAP project at GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, together with TU Darmstadt, has now closed that gap. Working with GSI’s Decelerator Division, the team produced fully stripped argon nuclei at roughly 30% of the speed of light, then decelerated them through a multi-stage chain — a double drift buncher, an interdigital H-type structure, a rebuncher and a radio-frequency quadrupole — and captured them in a Penning trap whose 387 mm capture region is mechanically compensated for a harmonic potential. They then performed the first in-trap electron cooling of highly charged ions. Lead author Simon Rausch earned his PhD in Wilfried Nörtershäuser’s group at TU Darmstadt. The result unlocks precision tests of strong-field QED, high-accuracy mass spectrometry of few-electron systems, and slow-HCI materials science that were previously out of reach. Published in Physical Review X 16, 031022 (29 July 2026).

多価イオン（HCI）——電子の大半もしくは全てを剥ぎ取った原子——は、極限磁場・電場下で量子電磁力学（QED）を検証する最高の実験室だ。しかしジレンマがある。重いHCIを効率よく作る唯一の方法は、相対論的速度で飛行中に電子を剥ぎ取ることなのに、精密分光や質量測定が求めるのは「遅い、できれば静止した」イオンだからである。

GSIヘルムホルツ重イオン研究センターのHITRAPプロジェクトとダルムシュタット工科大学のチームは今回、このギャップを埋めた。GSIの減速器部門と共同で、光速の約30%で完全電離アルゴン（裸の原子核）を生成し、ダブルドリフトバンチャ、IH型線形加速構造、リバンチャ、RFQという多段階の連鎖で減速し、ペニングトラップ（捕捉電極間387mm、調和ポテンシャルを作るために機械的に補償）に捕らえることに初成功した。さらに、トラップ内での多価イオンの電子冷却も世界で初めて実現した。筆頭著者のSimon Rausch氏は、ダルムシュタット工科大学物理学科Wilfried Nörtershäuser教授のグループで学位を取得した。強場QEDの精密検証、数電子系の高精度質量分析、低エネルギーHCIを用いた物質科学など、これまで手が届かなかった実験への道が開ける。Physical Review X 16, 031022（2026年7月29日付）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Topological photonics can force light to travel in a single direction, routing optical signals around corners and past defects with no backscattering. Until now, however, that one-way flow lived only at the boundary between two engineered “topological insulator” regions — meaning most of the material was dead weight, unavailable for transport, and each protected path could carry only a thin single channel.

A team in China led by Xiaohan Cui and Che Ting Chan at the Hong Kong University of Science and Technology has now obtained the same unidirectional behaviour without any insulating regions at all. Using a honeycomb lattice of magnetic rods, they created four adjacent one-way channels — two carrying signals in each direction — packed densely across the bulk rather than confined to an edge. In microwave experiments the signals propagated around sharp bends and through constrictions with negligible backscattering and negligible leakage between channels, and the one-way transport survived deliberate structural distortion. Extending the scheme to optical frequencies could sharply increase the information density of photonic circuits. Published in Nature (2026).

トポロジカル・フォトニクスは、光を一方向にだけ進ませ、角を曲がっても欠陥に当たっても後方散乱せずに信号を運べる。しかしこれまで、その一方通行は二つの「トポロジカル絶縁体」領域の境界にしか存在しなかった。つまり材料の大部分は伝搬に使えないデッドスペースであり、保護された経路1本あたり細いチャネル1つしか担えなかった。

香港科技大学（HKUST）のXiaohan CuiとChe Ting Chanら中国のチームは今回、絶縁体領域を一切使わずに同じ一方向伝搬を実現した。磁性ロッドをハニカム格子状に並べるだけで、エッジに閉じ込められない4本の隣接する一方通行チャネル（各方向に2本ずつ）をバルク全体に高密度に作り出したのだ。マイクロ波実験では、信号は急カーブや狭窮部を通っても後方散乱もチャネル間の漏れもほとんどなく、意図的に形状を歪ませても一方通行性は安定に保たれた。光周波数帯へ拡張できれば、フォトニック回路の情報密度を大幅に高められる。Nature（2026）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Every wire loses energy as heat because electrons scatter — and in transmission lines that loss reaches up to 8% of the power generated. Yet physicists still argue about how resistivity is assembled from individual microscopic collisions, because in a real metal the electron-electron contribution is hopelessly entangled with lattice vibrations, disorder and structural change.

A team from the University of Toronto, the École Normale Supérieure in Paris and Lehigh University, with Joseph Thywissen as senior author, sidestepped that problem by replacing electrons with fermionic potassium-40 atoms cooled to near absolute zero and loaded into a three-dimensional cubic optical lattice of period 0.53 µm. A magnetic Feshbach resonance let them dial the interaction strength continuously — something no real metal permits. Resistivity rose with collision rate at first, then saturated: there is a ceiling. The saturation traces to a quantum enhancement of the effective particle size, so that atoms only nanometres across collide as though they were far larger — the authors liken it to ducks colliding at the size of the bubbles around them. The resulting bound, which they name lattice unitarity, is a clean diagnostic for strange metals: if a strange metal’s electron-electron scattering exceeds this ceiling, the excess cannot be blamed on stronger interactions, and its charge carriers are probably not conventional electrons. Published in Physical Review Letters 136, 213401 (26 May 2026); press release 16 June 2026, with further coverage in late July.

電線は必ず熱としてエネルギーを失う。送電線では発電量の最大8%が抵抗で失われる。だが、抵抗率がミクロな衝突からどう組み上がるのかは今も議論が続いている。実際の金属では、電子同士の衝突の寄与が格子振動・乱れ・構造変化と絡み合ってしまい、切り分けられないからだ。

トロント大学、パリの高等師範学校（ENS）、リハイ大学のチーム（責任著者：Joseph Thywissen教授）は、電子の代わりにフェルミ性のカリウム40原子を使うことでこの問題を回避した。絶対零度近傍まで冷却した原子を、周期0.53マイクロメートルの3次元立方光格子に載せ、磁場によるFeshbach共鳴で相互作用の強さを連続的に可変にする——実在の金属では不可能な操作だ。衝突頻度を上げると抵抗率はまず上昇するが、やがて飽和した。天井が存在するのだ。この飽和は有効粒子サイズの量子的増大に由来する。数ナノメートルしかない原子が、はるかに大きな物体のように衝突する——著者らはこれを「アヒルが自分の周りの泡の大きさでぶつかり合うようなもの」と表現している。得られた上限を彼らはlattice unitarity（格子ユニタリティ）と命名した。これはストレンジメタルの明快な診断基準になる。もしあるストレンジメタルの電子間散乱の寄与がこの天井を超えるなら、その超過分は「相互作用が強いから」では説明できず、電荷担体が通常の電子ではないことの証拠になる。Physical Review Letters 136, 213401（2026年5月26日付）掲載。プレス発表6月16日、各誌の後追報道は7月下旬。

🇯🇵 日本語で読む

CPT symmetry — the combination of charge conjugation, parity inversion and time reversal — predicts that matter and antimatter are perfect mirror images, obeying identical physical laws. Antihydrogen, an antiproton orbited by a positron, is the sharpest tool for testing that. Its 1S–2S transition has already been pinned to parts per trillion, but the ground-state hyperfine splitting — the tiny gap created by the magnetic interaction between antiproton and positron spins — had stalled at 400 parts per million since ALPHA first observed it in 2017.

The ALPHA Collaboration at CERN has now improved that by two orders of magnitude. A new trapping technique producing roughly 15,000 antihydrogen atoms within hours enabled microwave spectroscopy on about 24,000 anti-atoms, yielding a_1S/h = 1,420,404.8 ± 1.1(stat.) ± 5.6(sys.) kHz in a 1 T field — a 4 ppm measurement, consistent with hydrogen. That precision matters for a specific reason: the antiproton is not a point, but a bundle of antiquarks and gluons whose charge and magnetism distribution shifts the splitting by roughly 40 ppm. The measurement is therefore now sensitive to the antiproton’s internal structure, and is approaching the limits of existing theory. Spokesperson Jeffrey Hangst calls it the culmination of work begun when the team first trapped antimatter in 2010. Published in Nature 653, 1022 (27 May 2026); APS Physics commentary followed in early June, and Physics World coverage appeared in late July 2026.

CPT対称性——電荷共役・パリティ反転・時間反転の組み合わせ——は、物質と反物質が完全な面対称であり、同じ物理法則に従うことを予言する。反陽子の周りを陽電子が回る反水素は、その検証に最適な道具だ。1S–2S遷移はすでに兆分の1の精度で測られているが、基底状態超微細構造——反陽子と陽電子のスピン間の磁気的相互作用が生む微小な分裂——は、2017年にALPHAが初観測して以来400ppmで止まっていた。

CERNのALPHA共同実験は今回、これを一気に2桁改善した。数時間で約1万5,000個の反水素原子を生成できる新しい捕捉法により、約2万4,000個の反原子を用いたマイクロ波分光が可能になり、1テスラの磁場中で a_1S/h = 1,420,404.8 ± 1.1(統計) ± 5.6(系統) kHz を得た。これは4ppmの測定であり、水素の値と一致する。この精度には特別な意味がある。反陽子は点粒子ではなく反クォークとグルーオンの集合体であり、その電荷・磁気分布が超微細分裂を約40ppmだけずらすと理論は予測する。つまり今回の測定は、ついに反陽子の内部構造に感度が届いたことになり、既存の理論解析の限界に迫っている。スポークスマンのJeffrey Hangstは、この成果を2010年の反物質捕捉実現以来の取り組みの集大成と評している。Nature 653, 1022（2026年5月27日）掲載。APS Physicsの解説は6月上旬、Physics Worldの記事は7月下旬に掲載された。

🇯🇵 日本語で読む

Hydrogen moves through vanadium — a leading candidate material for hydrogen storage and separation — by hopping between interstitial sites of the crystal lattice. Sometimes it behaves as a classical particle that must climb over energy barriers; at other times it takes a quantum shortcut, tunneling through the barriers like a wave. What decides which regime applies had remained unclear.

Researchers at the Institute of Industrial Science, The University of Tokyo combined nuclear reaction analysis, hydrogen hopping-rate (electrical resistance) measurements on an epitaxial vanadium thin film, and quantum mechanical calculations, and found that crystal symmetry acts as the switch. At low hydrogen concentration the lattice stays highly symmetric and hydrogen forms delocalized tunneling states spread over neighboring sites; at higher concentration, symmetry-lowering lattice distortions suppress tunneling and enforce thermally activated classical hopping. The result gives a concrete design rule — control symmetry to control hydrogen’s quantum behavior — for solid-state hydrogen storage and separation materials. Published in Nature Communications (15 July 2026); featured by science media on 4 August 2026.

水素は、水素貯蔵・分離材料の有力候補であるバナジウムの結晶格子の隙間（侵入型サイト）を跳び移りながら拡散する。あるときはエネルギー障壁を乗り越える古典粒子として、またあるときは障壁を波のようにすり抜ける量子トンネルとして振る舞うが、何がその切り替えを決めるのかは長年不明だった。

東京大学生産技術研究所の研究チームは、エピタキシャル・バナジウム薄膜を対象に、核反応分析・水素ホッピング速度（電気抵抗）測定・量子力学計算を組み合わせ、結晶対称性こそがスイッチであることを突き止めた。水素濃度が低いときは格子が高い対称性を保ち、水素は隣接サイトにまたがる非局在トンネル状態を形成する。濃度が上がると対称性を下げる格子歪みがトンネルを抑制し、熱活性化された古典的ホッピングに切り替わる。「対称性を制御すれば水素の量子性を制御できる」という、固体水素貯蔵・分離材料の具体的な設計指針を与える成果。Nature Communicationsに2026年7月15日掲載され、8月4日に科学メディアで大きく取り上げられた。

🇯🇵 日本語で読む

When heavy nuclei collide at nearly the speed of light, their matter briefly melts into quark–gluon plasma (QGP) — the hottest fluid in the universe. Its vorticity and electromagnetic fields have been studied intensively, but the acceleration driving its violent expansion had received far less attention, even though in hydrodynamics acceleration is as fundamental as vorticity.

A team led by Xu-Guang Huang and Yu-Gang Ma at Fudan University combined the AMPT and UrQMD transport models with Gaussian smearing to convert discrete particle data into continuous energy, momentum and velocity fields, and tracked the fluid acceleration across collision energies from 3.5 GeV to 2.76 TeV. The simulations show peak proper accelerations reaching the equivalent of several hundred MeV — among the strongest accelerations ever produced on Earth — with the largest transverse acceleration pointing outward near the fireball’s edge. The authors argue that acceleration may act as a thermodynamic control parameter of QCD matter (via Unruh-like non-inertial quantum effects), potentially opening a new axis of the QCD phase diagram alongside temperature and density. Published in Nuclear Science and Techniques (25 July 2026).

重い原子核がほぼ光速で衝突すると、物質は一瞬だけ宇宙で最も高温の流体クォーク・グルーオン・プラズマ（QGP）に融ける。その渦度や電磁場は精力的に研究されてきたが、激しい膨張を駆動する加速度は、流体力学では渦度と対をなす基本量であるにもかかわらず、ほとんど注目されてこなかった。

復旦大学の黄旭光（Xu-Guang Huang）・馬余剛（Yu-Gang Ma）らのチームは、輸送模型AMPTとUrQMDにガウス平滑化を組み合わせて離散的な粒子データを連続的なエネルギー・運動量・速度場に変換し、衝突エネルギー3.5 GeVから2.76 TeVにわたって流体加速度を追跡した。シミュレーションの固有加速度のピークは数百MeV相当——地上で作られる加速度としては最強クラス——に達し、最大の横方向加速度は火の玉の外縁付近で外向きを指す。著者らは、加速度が（ウンルー効果的な非慣性量子効果を通じて）QCD物質の熱力学的制御パラメータとして働き、温度・密度に並ぶ「QCD相図の新しい軸」を開き得ると提案している。Nuclear Science and Techniquesに2026年7月25日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Mars, lacking a global magnetic shield, is directly scoured by the solar wind. Localized plasma clouds in its upper atmosphere were known to carry away large amounts of ionized gas — episodes of “bulk escape” — but their origin could not be pinned down, because no single spacecraft could watch the incoming solar wind and the escaping ions at the same time.

A Boston University-led team solved this with simultaneous two-point observations: China’s Tianwen-1 monitored the undisturbed upstream solar wind while NASA’s MAVEN tracked ions near the planet. The data provide direct evidence that the plasma clouds are nonlinear wave packets generated by the Kelvin–Helmholtz instability — the same shear-flow instability that makes wind raise waves on water — ruling out solar-wind gusts as the trigger. Ion fluxes inside the clouds are one to two orders of magnitude (10–100×) higher than in the known steady-state escape channels, the process concentrates on one hemisphere depending on the solar-wind electric-field direction, and the spatial scale of the KH waves is constrained for the first time by the two-point measurement. The mechanism likely operates at other unmagnetized planets; NASA’s twin-orbiter ESCAPADE mission is set to follow up. Published in Science Advances (31 July 2026).

全球磁場という盾を持たない火星は、太陽風に直接削られている。上層大気に現れる局所的なプラズマ雲が大量の電離大気を運び去る「バルク脱出」は知られていたが、上流の太陽風と脱出イオンを同時に見張れる探査機が1機しかなかったため、その起源は特定できずにいた。

ボストン大学主導のチームはこれを同時2点観測で解決した。中国の天問1号が乱される前の上流太陽風を監視し、NASAのMAVENが火星近傍の脱出イオンを追跡する。得られたデータは、プラズマ雲がケルビン・ヘルムホルツ不安定性——風が水面に波を立てるのと同じシア流不安定性——の非線形波束であることの直接証拠を与え、太陽風の突風説を棄却した。雲の中のイオン流束は既知の定常脱出チャネルの10〜100倍に達し、脱出は太陽風電場の向きに応じて片側半球に集中する。KH波の空間スケールも2点観測により初めて制約された。この機構は磁場を持たない他の惑星でも働くとみられ、NASAの2機編隊ミッションESCAPADEによる追試が予定されている。Science Advancesに2026年7月31日掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Trapped-ion quantum simulators are usually operated as close to absolute zero as possible, because thermal motion causes errors. But the chemistry and biology one wants to simulate — electron transfer, photosynthetic energy transport — happens at finite temperature, where thermal fluctuations are not noise but an essential ingredient.

Guido Pagano’s group at Rice University has now engineered thermal reservoirs with independently tunable temperature and dissipation rate for the motional modes of a trapped-ion system, using two independent knobs: randomized electric-field kicks that set the heating rate, and laser cooling that sets the cooling rate. Balancing the two dials places the ions in a controlled thermal state at will. In demonstrations with small ion chains, the team simulated charge transfer (an electron hopping from donor through a barrier to an acceptor) and vibrationally assisted exciton transfer, directly observing how temperature reshapes the transfer pathways and activates transport across barriers that stay frozen at low temperature. The scheme makes robust thermal-state preparation and open-system quantum simulation at chemically realistic temperatures broadly accessible. Published in Physical Review Letters (2026).

捕捉イオン型の量子シミュレータは、熱運動が誤差の源になるため通常は絶対零度ぎりぎりで運転される。しかしシミュレートしたい化学や生物の現象——電子移動や光合成のエネルギー輸送——は有限温度で起こり、そこでは熱ゆらぎはノイズではなく本質的な材料である。

ライス大学のGuido Pagano研究室は今回、捕捉イオン系の運動モードに対して温度と散逸率を独立に調整できる熱浴を工学的に実現した。ランダム化した電場キックが加熱率を、レーザー冷却が冷却率を決める「2つの独立ノブ」で、両者のバランスにより任意の制御された熱状態にイオンを置ける。小さなイオン鎖でのデモでは、電荷移動（電子がドナーから障壁を越えてアクセプタへ移る過程）と振動アシスト励起子移動をシミュレートし、温度が移動経路を組み替え、低温では凍結していた障壁越え輸送を活性化する様子を直接観測した。化学的に現実的な温度での熱状態準備と開放系量子シミュレーションを広く可能にする手法で、Physical Review Lettersに掲載された。

🇯🇵 日本語で読む

Color centers in diamond — atomic-scale defects that emit single photons — are workhorses of quantum networking, but nearly all of them suffer from coupling to lattice vibrations: phonons broaden their emission lines and siphon brightness into useless sidebands.

Researchers at the University of Illinois Urbana-Champaign (led by graduate student Swetapadma Sahoo in Simeon Bogdanov’s group, with Oak Ridge National Laboratory, UCLA and international collaborators) have discovered a new diamond color center, named IL1 after the university. IL1 emits exceptionally bright, ultranarrow-band single photons while remaining remarkably insensitive to the crystal vibrations typical of the diamond lattice — a “strong broadband phonon decoupling” that sidesteps the central weakness of established emitters. Such a vibration-immune, spectrally pure single-photon source is a promising building block for quantum communication and quantum networks. Published in Nature Communications (press release 31 July 2026).

ダイヤモンド中のカラーセンター——単一光子を放つ原子スケールの欠陥——は量子ネットワークの主力部品だが、そのほとんどは格子振動との結合に悩まされてきた。フォノンが発光線を広げ、輝度を無用なサイドバンドに流出させてしまうのだ。

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究チーム（Simeon Bogdanov研究室の大学院生Swetapadma Sahooが主導、オークリッジ国立研究所・UCLA・国際共同研究者が参加）は、大学名にちなんでIL1と命名された新種のダイヤモンド・カラーセンターを発見した。IL1は例外的に明るく超狭帯域の単一光子を放出しながら、ダイヤモンド格子に典型的な結晶振動に対して著しく鈍感——既存エミッタの中心的弱点を回避する「広帯域フォノン・デカップリング」を備える。振動に強くスペクトル純度の高いこの単一光子源は、量子通信・量子ネットワークの有望な構成要素となる。Nature Communicationsに掲載（プレス発表2026年7月31日）。

🇯🇵 日本語で読む

Rutile RuO₂ was once hailed as the flagship candidate altermagnet — a material with momentum-dependent spin splitting but no net magnetization — until mounting evidence (neutron diffraction, muon spin rotation, ARPES) indicated that bulk and thick-film RuO₂ is simply nonmagnetic. The ultrathin limit, where substrate-imposed strain is strongest, had remained unexplored.

A team from Rice University, the University of Minnesota and the Paul Scherrer Institute grew atomically smooth, fully strained ~2-nm epitaxial RuO₂ films on titanium-dioxide substrates by hybrid MBE and probed them with spin-resolved angle-resolved photoemission spectroscopy (spin-ARPES), supported by ab initio calculations. They observed an unconventional spin texture in which mirror-even and mirror-odd momentum-dependent components coexist; using two measurement geometries and a comprehensive symmetry analysis, they ruled out nonmagnetic origins and known artifacts. The findings point to an emergent nonrelativistic spin structure enabled by epitaxial strain in the ultrathin limit — a distinct departure from nonmagnetic bulk RuO₂ — suggesting strain as a control knob for magnetic states in oxide films, with implications for next-generation spintronics and the ongoing altermagnetism debate. Published in Science Advances.

ルチル型RuO₂は、運動量依存のスピン分裂を持ちながら正味の磁化を持たないアルターマグネットの旗艦候補と目されたが、その後の中性子回折・ミュオンスピン回転・ARPESなどの証拠の蓄積により、バルクや厚膜のRuO₂は単に非磁性であることが示されつつあった。一方、基板由来の歪みが最も強く効く極薄極限は未踏のままだった。

ライス大学・ミネソタ大学・ポール・シェラー研究所（PSI）のチームは、ハイブリッドMBEで二酸化チタン系基板上に原子レベルで平坦な完全歪み・厚さ約2nmのエピタキシャルRuO₂薄膜を成長させ、第一原理計算の支援のもとスピン分解角度分解光電子分光（スピンARPES）で測定した。その結果、鏡映対称に対して偶（even）と奇（odd）の運動量依存成分が共存する異例のスピンテクスチャを観測。2種類の測定配置と包括的な対称性解析により、非磁性起源や既知の測定アーティファクトを棄却した。これは極薄極限でエピタキシャル歪みが創発的な非相対論的スピン構造を可能にすることを示唆し、非磁性のバルクRuO₂とは一線を画す。歪みが酸化物薄膜の磁気状態を操る制御ノブになり得るという、次世代スピントロニクスとアルターマグネット論争双方への含意を持つ成果。Science Advancesに掲載。

🇯🇵 日本語で読む

In quantum chromodynamics (QCD), the strong force that binds quarks inside protons and neutrons is carried by gluons. Unlike photons, gluons attract one another, so QCD predicts they can bind into an entirely new kind of particle made purely of force carriers — a glueball — with no matter particles at all. Despite nearly 50 years of searching, no glueball had been unambiguously established.

At a special plenary session of the International Conference on High Energy Physics (ICHEP 2026) in Natal, Brazil, the BESIII Collaboration reported that, after 15 years of sustained work at the Beijing Electron–Positron Collider (BEPCII), the dominant constituent of the particle X(2370) is a pseudoscalar glueball with spin-parity 0⁻⁺. X(2370) was first seen in 2011 in radiative J/ψ decays; in 2024, using a sample of 10 billion J/ψ events, its spin-parity was fixed at 0⁻⁺, matching lattice-QCD predictions for the lightest pseudoscalar glueball. Recently the team observed new decay modes and, crucially, established the state's flavor-singlet nature — the hallmark of a glueball, since gluons couple democratically to all quark flavors. Together these results form a complete experimental chain: a pseudoscalar-glueball component must dominate X(2370). It is the clearest result yet from nearly half a century of glueball hunting, and a decisive low-energy validation of QCD. Formally presented at an ICHEP plenary session on 5 August 2026 (Brazil local time).

量子色力学（QCD）では、陽子や中性子の中でクォークを結びつける「強い力」をグルーオンが媒介する。光子と違いグルーオンは互いに引き合うため、QCDはグルーオンだけが結合した——物質粒子を一切含まない——まったく新しい粒子グルーボールの存在を予言してきた。しかし約50年の探索にもかかわらず、決定的に確立された例はなかった。

ブラジル・ナタールで開かれた素粒子物理学の最高峰会議ICHEP 2026の特別全体講演で、BESIII国際共同実験は、北京電子陽電子衝突型加速器（BEPCII）での15年に及ぶ研究の末、粒子X(2370)の主成分がスピン・パリティ0⁻⁺の擬スカラー・グルーボールであると報告した。X(2370)は2011年にJ/ψの放射崩壊で初めて観測され、2024年には100億個のJ/ψ事象を用いてスピン・パリティが0⁻⁺と決定——最も軽い擬スカラー・グルーボールに対する格子QCDの予言と一致した。さらに近年、新しい崩壊モードを発見し、決定的に重要なフレーバー一重項（flavor-singlet）性を確立した。グルーオンは全クォークフレーバーに等しく結合するため、これはグルーボールの決定的な特徴である。これらは一連の完全な実験的証拠を成し、X(2370)を擬スカラー・グルーボール成分が支配すると結論づける。半世紀近いグルーボール探索で最も明快な結果であり、低エネルギー領域でのQCDの決定的な検証となる。発表講演はブラジル現地時間2026年8月5日（日本時間8月6日未明）。

🇯🇵 日本語で読む

Quantum electrodynamics (QED) predicts that a vacuum is not truly empty: it teems with short-lived virtual particle–antiparticle pairs. In an extreme magnetic field these pairs give the vacuum polarization-dependent refractive indices, so empty space acts like a birefringent optical filter. This effect, vacuum birefringence, was proposed by Heisenberg and Euler in 1936 but had never been confirmed observationally, because the critical field (~4.4 × 10¹³ G) is far beyond any laboratory magnet.

A team led by Rachael E. Stewart reports the strongest astrophysical evidence yet, from the radio-emitting magnetar 1E 1547.0−5408 (surface field exceeding 10¹⁴ G). By coordinating X-ray polarimetry from NASA's IXPE with the NICER X-ray timer and the Parkes/Murriyang radio telescope, they obtained phase- and energy-resolved measurements and found a large linear polarization degree — reaching a phase-averaged ~65% at 2 keV in the thermally dominated soft band — that then drops between 2 and 4 keV, near where QED predicts a vacuum resonance. Surface-emission models alone cannot reproduce such a high polarization; vacuum birefringence in the magnetosphere provides a natural explanation, offering an important observational test of QED in extreme fields. Published in Nature (5 August 2026).

量子電磁力学（QED）は、真空が本当に「空っぽ」ではなく、短命な仮想の粒子・反粒子対で満ちていると予言する。極端に強い磁場のもとでは、これらの対が真空に偏光依存の屈折率を与え、空っぽの空間が複屈折する光学フィルターのように振る舞う。この効果真空複屈折は1936年にハイゼンベルクとオイラーが提唱したが、臨界磁場（約4.4×10¹³ガウス）が実験室の磁石をはるかに超えるため、観測的には未確認のままだった。

Rachael E. Stewartらは、電波を放つマグネター1E 1547.0−5408（表面磁場は10¹⁴ガウス超）から、これまでで最強の天体観測的証拠を報告した。NASAのX線偏光観測衛星IXPE、X線タイミング観測装置NICER、Parkes/Murriyang電波望遠鏡を協調させ、位相・エネルギー分解の測定を実施。熱放射が支配する軟X線帯で位相平均約65%（2keV）という大きな直線偏光度を検出し、2〜4keVではQEDが真空共鳴を予言する領域付近で偏光度が低下することを捉えた。これほど高い偏光は星表面の放射モデルだけでは再現できず、磁気圏中の真空複屈折が自然な説明を与える。強磁場下でのQEDを検証する重要な観測的手がかりである。Natureに掲載（2026年8月5日）。

🇯🇵 日本語で読む

The Kelvin–Helmholtz instability (KHI) arises wherever two fluids slide past each other at different speeds, curling the shear boundary into breaking-wave–like vortices. It is seen across nature — from ocean waves and clouds to the atmospheres of Jupiter and Saturn — and had long been predicted on the Sun, but never directly resolved on its visible surface.

Using the NSF Daniel K. Inouye Solar Telescope (4-m aperture, Haleakalā, Maui), an international team from the National Solar Observatory (NSO), the NSF NCAR High Altitude Observatory (HAO) and the Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) captured the highest-resolution images of the solar photosphere ever taken, resolving structures only ~20 km across (at 416 nm). At the edges of magnetic flux concentrations they found ubiquitous magnetized Kelvin–Helmholtz vortices — the first experimental confirmation of KHI in the photosphere — corroborated by high-resolution numerical simulations. The instability can drive small-scale plasma mixing and rapid magnetic diffusion, and may help explain how the corona is heated and how magnetic energy builds up to power flares and eruptions. Led by David Kuridze; published in Nature (5 August 2026).

ケルビン・ヘルムホルツ不安定性（KHI）は、2つの流体が異なる速度ですれ違う境界に生じ、せん断面を「砕ける波」のような渦へと巻き上げる現象だ。海の波や雲、木星・土星の大気まで自然界の随所で見られ、太陽でも起こると長らく予言されてきたが、可視表面で直接分解された例はなかった。

米国立科学財団のダニエル・K・イノウエ太陽望遠鏡（口径4m、マウイ島ハレアカラ）を用い、国立太陽天文台（NSO）、NSF NCAR高高度天文台（HAO）、マックス・プランク太陽系研究所（MPS）の国際チームが、太陽光球の史上最高解像度画像を取得。波長416nmで約20kmという微細構造を分解した。磁束集中領域の縁に無数の磁化ケルビン・ヘルムホルツ渦を発見し、光球におけるKHIを初めて実験的に確認、高解像度の数値シミュレーションでも裏づけた。この不安定性は小スケールのプラズマ混合と磁場の急速な拡散を駆動し得るもので、コロナがなぜ高温になるのか、磁気エネルギーがどのように蓄積してフレアや噴出を引き起こすのかの解明につながる可能性がある。David Kuridzeらが主導、Natureに掲載（2026年8月5日）。

🇯🇵 日本語で読む

Entangled photons underpin quantum communication, sensing and computing, but they are almost always produced with energy-hungry, highly coherent lasers. It was widely assumed that phase-stable, laser-like light is required to drive the nonlinear process that creates entanglement — leaving many to dismiss ordinary sunlight, which is spatially and temporally incoherent, as unusable.

A collaboration between the University of Ottawa and the Max Planck Institute for the Science of Light (MPL), building on earlier theory and LED experiments from R. W. Boyd's group, has now generated quantum entanglement directly from sunlight. Using a cone-shaped, all-glass solar concentrator to focus light gathered over ~1.4 m² onto a nonlinear crystal, they drove spontaneous parametric down-conversion (SPDC) with polarized but incoherent sunlight. The resulting photon pairs reached a fidelity of ~94% to an ideal entangled state and violated Bell's inequality, confirming genuine entanglement; when normalized to pump power and bandwidth, the efficiency was on par with laser-driven sources. Because it removes the electrical-to-optical conversion (and its waste heat), the approach points toward simpler, more energy-efficient quantum light sources — attractive for satellites and deep-space missions. Published in Optica (press releases 6 August 2026).

もつれ光子は量子通信・量子センシング・量子計算を支えるが、その生成にはほぼ常にエネルギー消費の大きい高コヒーレンスのレーザーが使われてきた。もつれを生む非線形過程には位相の安定した「レーザーのような光」が必要だと広く信じられ、空間的にも時間的にもインコヒーレントな普通の太陽光は使えないと片づけられてきた。

オタワ大学とマックス・プランク光科学研究所（MPL）の共同チームは、R. W. Boyd研の従来理論とLED実験を土台に、太陽光から直接量子もつれを生成することに成功した。円錐型の全ガラス製ソーラー集光器で約1.4m²分の光を非線形結晶に集め、偏光させたインコヒーレントな太陽光で自発パラメトリック下方変換（SPDC）を駆動。得られた光子対は理想的なもつれ状態に対して忠実度約94%に達し、ベル不等式も破って真のもつれであることを確認した。ポンプ出力と帯域で規格化すると、その効率はレーザー駆動と同等だった。電気→光の変換（とその廃熱）を不要にするため、より単純で省エネな量子光源への道を開く——衛星や深宇宙ミッションに魅力的だ。Opticaに掲載（プレス発表は2026年8月6日）。

🇯🇵 日本語で読む

Many of the most interesting quantum materials host multiple electronic phases at once — magnetism, superconductivity, charge order — and a leading idea is that how these phases interact governs their exotic properties. Disentangling coexisting phases, and understanding how each one forms, is therefore a central problem.

A team led by Nuh Gedik at MIT (co-led by Alfred Zong, now at Stanford; first authors Yifan Su and Bai-Qing Lv) studied the rare-earth tritelluride ErTe₃, which hosts two charge density waves (CDWs): a “dominant” wave along one direction and, at lower temperature, a “subdominant” wave perpendicular to it, forming a checkerboard. Cooling a sample far below both transitions, they used a two-pulse, “shake-then-listen” scheme — a first laser pulse melts the checkerboard, and a delayed high-energy probe pulse ejects electrons (time-resolved photoemission) to snapshot the recovery. The dominant CDW reformed gradually and uniformly — a textbook second-order transition. The subdominant CDW, unexpectedly, reformed like water crystallizing into ice: in isolated pockets that grow (nucleation-and-growth, a first-order transition). The result settles a long-debated mechanism and offers a template for untangling far more complex materials such as high-temperature superconductors. Published in Nature Physics (7 August 2026).

最も興味深い量子物質の多くは、複数の電子相を同時に持つ——磁性、超伝導、電荷秩序など——そして、それらの相がどう相互作用するかがエキゾチックな性質を決めるとする考えが有力だ。だからこそ、共存する相を切り分け、各相がどのように生じるのかを理解することは中心的な課題である。

MITのNuh Gedikが率いるチーム（共同主導はスタンフォード大に移ったAlfred Zong、筆頭著者はYifan SuとBai-Qing Lv）は、希土類トリテルライドErTe₃を研究した。この物質は2つの電荷密度波（CDW）を持つ。ある方向に沿う「優勢」波と、より低温で現れその垂直方向に走る「劣勢」波で、両者は市松模様（チェッカーボード）を成す。両転移よりずっと低温まで冷やした試料に対し、「揺らして聴く」2パルス法を用いた——最初のレーザーパルスが市松模様を融かし、遅延させた高エネルギーのプローブパルスが電子を叩き出す（時間分解光電子分光）ことで、回復の様子をスナップショットとして捉える。優勢CDWは連続的かつ一様に再形成された——教科書的な2次相転移である。ところが劣勢CDWは意外にも水が氷へ結晶化するように、孤立した「核」が成長して再形成された（核生成・成長＝1次相転移）。長年議論されてきた機構に決着をつけ、高温超伝導体のようなより複雑な物質を解きほぐす手本を与える成果である。Nature Physicsに掲載（2026年8月7日）。

🇯🇵 日本語で読む

Elemental (single-element) superconductors are prized as clean model systems, but their transition temperatures (T_c) are generally low — the record is scandium at 36 K, and only under an extreme pressure of 260 GPa. Two-dimensional boron sheets (borophenes) show rich structural variety, yet their predicted T_c values (3.7–27.6 K) have been limited by relatively weak electron–phonon coupling.

In a first-principles (density-functional) study, Meng-hui Wang and colleagues computationally surveyed more than 9,000 stacked arrangements of bilayer borophene. The best structure — an AA-stacked ν1/7 configuration featuring direct boron–boron bonds between the two layers — reshapes the lattice vibrations and switches on a cooperative, dual-channel electron–phonon coupling, yielding a predicted superconducting T_c of about 68 K at ambient pressure. That nearly doubles the elemental record and effectively maps a new theoretical ceiling for what a pure two-layer element can achieve. This is a prediction from quantum-mechanical calculations, not a laboratory measurement; whether the required stacking and interlayer bonding can be synthesized reproducibly remains to be seen. Published in Physical Review Letters (4 August 2026).

単一元素からなる超伝導体は「余計な複雑さがない」理想的なモデル系として重宝されるが、その転移温度（T_c）は概して低い——記録はスカンジウムの36Kで、しかも260GPaという極端な高圧下でのことだ。2次元のホウ素シート（ボロフェン）は豊かな構造多様性を示すものの、予測されるT_c（3.7〜27.6K）は比較的弱い電子・格子（フォノン）相互作用に阻まれてきた。

Meng-hui Wangらは第一原理（密度汎関数）計算により、2層ボロフェンの9,000を超える積層構造を網羅的に探索した。最良の構造——2層間に直接的なホウ素–ホウ素結合を持つAA積層のν1/7構造——は格子振動を組み替え、協同的な二重チャネルの電子・格子相互作用を発現させ、常圧で約68Kという超伝導T_cを予言した。これは元素超伝導の記録をほぼ倍増させ、純粋な2層元素が到達し得る新たな理論的上限を描き出す。ただしこれは量子力学計算による予測であって実験測定ではない。予測された積層様式と層間結合を再現性よく合成できるかは今後の課題である。Physical Review Lettersに掲載（2026年8月4日）。

🇯🇵 日本語で読む

Bose–Einstein condensates (BECs) in microgravity are a powerful tool for fundamental physics: in extended free fall, ultracold atoms float undisturbed, enabling long interrogation times for precision tests. But such experiments have been limited by how many atoms — and how fast — a compact, transportable apparatus can deliver, especially for two-species mixtures needed to compare how different atoms fall.

An international team reports the MAIUS-B apparatus, a fully integrated, sounding-rocket-class setup that generates dual-species BEC mixtures of ⁴¹K and ⁸⁷Rb (potassium and rubidium) at record atom flux. The team compared the release and free expansion of the mixtures on the ground and in free fall in the Einstein-Elevator at Leibniz University Hannover, and — using a dedicated trap switch-off protocol modeled to minimize residual magnetic fields — characterized the intra- and interspecies interactions governing the dynamics. A key enabler is a highly compact optical system built on Zerodur (an ultra-low-thermal-expansion glass-ceramic), developed with major contributions from Johannes Gutenberg University Mainz, that controls and cools the atoms without adding bulk. The result sets a new benchmark for ultracold mixtures on mobile platforms and lays groundwork for the German-American BECCAL laboratory on the ISS and for testing Einstein's equivalence principle — whether different atomic species fall with exactly the same acceleration. Coordinated by ZARM Bremen; published in Nature Communications (paper 28 July 2026; press 5 August 2026).

微小重力下のボース・アインシュタイン凝縮体（BEC）は基礎物理の強力な道具だ。長い自由落下の中で極低温原子が乱されず「浮かぶ」ため、精密測定に必要な長い観測時間が得られる。しかしこうした実験は、小型で可搬な装置がどれだけ多くの原子をどれだけ速く供給できるかに制約されてきた——とりわけ、異なる原子の落ち方を比べるのに必要な二種混合では顕著だった。

国際チームはMAIUS-B装置を報告した。これは完全一体型・観測ロケット級のセットアップで、⁴¹K（カリウム）と⁸⁷Rb（ルビジウム）の二種混合BECを記録的な原子フラックスで生成する。チームは、ライプニッツ大学ハノーバーのアインシュタイン・エレベーターでの自由落下時と地上時とで混合BECの放出と自由膨張を比較し、残留磁場を最小化するよう精密にモデル化したトラップ遮断プロトコルを用いて、ダイナミクスを支配する種内・種間相互作用を特徴づけた。鍵となったのは、超低熱膨張のガラスセラミックZerodurを用いた極めて小型の光学系（ヨハネス・グーテンベルク大学マインツが主要貢献）で、かさばらずに原子を制御・冷却する。この成果は可搬プラットフォーム上の極低温混合の新たな基準を打ち立て、独米共同のBECCAL実験室（ISS搭載）と、アインシュタインの等価原理——異なる原子種がまったく同じ加速度で落下するか——の検証への基盤を築く。ブレーメンのZARMが統括、Nature Communicationsに掲載（論文2026年7月28日、プレス発表8月5日）。

🇯🇵 日本語で読む

Quantum cryptography can stop votes being tampered with after they are cast — but it does not solve a deeper problem: if the central authority collecting the ballots is corrupt or compromised, the whole election is undermined, and earlier quantum protocols did not guarantee that voters stay anonymous to that authority.

Two independent teams have now implemented, with photons, a protocol proposed in 2022 by Federico Centrone and co-workers that removes the need to trust election administrators. The scheme distributes a Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ) entangled state with one qubit per voter: measuring it gives each voter a random 0 or 1, while entanglement fixes the parity of the total, so a single designated voter can flip the parity and have their vote counted with no link to their identity. Crucially, voters can verify that they really received a GHZ state, and each qubit can be used only once — for voting or for verification. F. Joseph Marcellino, Mingsong Wu and Rob Thew (University of Geneva) randomly assign each round to be either verification or voting, reaching an 87% verification success rate; Nicolas Laurent-Puig, Matilde Baroni, Federico Centrone and Eleni Diamanti (Sorbonne University and collaborators) use a more reliable GHZ source and reach about 96%, deferring the verification step to future work. Both produce GHZ states by spontaneous parametric down-conversion; the world record is 14 photons, so realistic use is likely to start with small, high-stakes settings such as boardroom votes rather than national elections. Published in Physical Review Letters 137, 060802 and 060803 (7 August 2026), with an APS Physics Focus story.

量子暗号は「投じられた票の改ざん」を防げる。しかし、より根深い問題は解けていなかった——票を集める中央機関そのものが不正・侵害されれば選挙全体が崩れるし、従来の量子プロトコルはその機関に対して有権者の匿名性を保証できなかったのだ。

2つの独立チームが今回、Federico Centroneらが2022年に提案した「選挙管理者を信頼しなくてよい」プロトコルを光子で実装した。仕組みはこうだ。有権者1人につき1量子ビットのGHZ（グリーンバーガー・ホーン・ツァイリンガー）もつれ状態を配る。測定すると各人にはランダムに0か1が出るが、もつれによって合計の偶奇（パリティ）は固定される。指名された1人だけがパリティを反転でき、その票は本人と結びつかない形で集計される。重要なのは、有権者が「本当にGHZ状態を受け取ったか」を検証できること。ただし各量子ビットは投票か検証のどちらか一度しか使えない。F. Joseph Marcellino・Mingsong Wu・Rob Thew（ジュネーブ大学）は各ラウンドを検証用か投票用かランダムに割り当て、検証成功率87%を達成。Nicolas Laurent-Puig・Matilde Baroni・Federico Centrone・Eleni Diamanti（ソルボンヌ大学ほか）はより安定なGHZ生成法で約96%に到達したが、検証部分は今後の課題とした。いずれもGHZ状態を自発パラメトリック下方変換（SPDC）で生成している。GHZ状態の光子数の世界記録は14個で、実用化はまず国政選挙ではなく取締役会の投票のような「小規模だが重大な」場面から始まる見込みだ。Physical Review Letters 137, 060802 および 060803（2026年8月7日付）掲載、APS Physics誌のFocus記事に選出。

🇯🇵 日本語で読む

A proton is not simply three quarks. In quantum chromodynamics (QCD) its internal structure is described by distribution functions, and beyond the familiar quark densities there are quark–gluon–quark correlations — genuinely quantum interference terms in which a quark and a gluon combine. These are notoriously hard to extract from data and have usually been assumed to be small.

Alexey Vladimirov, Guillermo Portela and Simone Rodini present a proof-of-concept global QCD fit that determines the quark-gluon-quark interference contribution inside the proton for the first time. They find it is comparable in size to the polarized quark density contributions — not a small correction at all. The result implies the proton is a more strongly quantum-interfering object than standard treatments assume, and it bears on how the proton’s spin is apportioned among quarks, gluons and their orbital motion. Published as an Editors’ Suggestion in Physical Review Letters 137, 061902 (3 August 2026).

陽子は単に「クォーク3個」ではない。量子色力学（QCD）では陽子の内部構造は各種の分布関数で記述されるが、よく知られたクォーク密度のほかにクォーク–グルーオン–クォーク相関という項が存在する。これはクォークとグルーオンが絡み合う、まさに量子的な干渉項だ。データから取り出すのが極めて難しく、これまで「小さいはず」と仮定されるのが普通だった。

Alexey Vladimirov・Guillermo Portela・Simone Rodiniは今回、原理実証としてのグローバルQCDフィットを行い、陽子内部のクォーク–グルーオン–クォーク干渉の寄与を初めて定量的に決定した。結果は、この干渉項が偏極クォーク密度の寄与に匹敵する大きさを持つというもの——小さな補正どころではなかった。陽子が標準的な扱いで想定されるよりもはるかに「量子干渉的」な対象であることを意味し、陽子スピンがクォーク・グルーオン・軌道角運動量にどう配分されるかという長年の問題にも関わってくる。Physical Review Letters 137, 061902（2026年8月3日付）にEditors' Suggestionとして掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Nuclear fuel and its fission products emit antineutrinos, which stream out of a reactor building unimpeded. For two decades, nuclear safeguards agencies have explored whether this leakage could give an independent, tamper-proof read-out of what is actually inside a reactor. Until now, all such work studied reactors while they were running.

The Double Chooz Collaboration has now made the first quantitative measurement of the residual antineutrino flux from shutdown reactor cores and nearby spent-fuel pools at the Chooz nuclear power plant in France. Over 17.2 days in 2017 with both reactors offline, the detector recorded antineutrinos from beta decays of fission products accumulated in irradiated uranium-dioxide fuel, using inverse beta decay in liquid scintillator. Because the shutdown flux is roughly one hundredth that of an operating reactor, the measurement hinged on precise background modelling, tight control of systematics and state-of-the-art simulation. Since the spectrum’s intensity and shape depend on how much spent fuel is present, its isotopic makeup and how long it has been cooling, comparing a measured spectrum with simulation could reveal diverted material. Dedicated detectors and validation across different reactor and storage configurations are the next steps. Published in Physical Review Letters 137, 061803 (4 August 2026).

核燃料とその核分裂生成物は反ニュートリノを放出する。反ニュートリノは原子炉建屋を素通りして外へ出てくるため、核物質保障措置（セーフガード）の分野では20年来「炉の中身を独立に、改ざん不可能な形で読み取る手段」として注目されてきた。しかしこれまでの研究はすべて、原子炉が稼働中の場合に限られていた。

Double Chooz国際共同実験は今回、フランスのショー（Chooz）原子力発電所で、停止中の原子炉炉心と隣接する使用済み燃料プールからの残留反ニュートリノ束を初めて定量測定した。2017年に両炉が停止していた17.2日間、液体シンチレータ中の逆ベータ崩壊を使い、照射済み二酸化ウラン燃料に蓄積した核分裂生成物のベータ崩壊由来の反ニュートリノを捉えた。停止炉からの束は稼働炉の約100分の1しかないため、精密な背景事象モデリング、系統誤差の徹底管理、最先端シミュレーションが成否を分けた。エネルギースペクトルの強度と形は、使用済み燃料の量・同位体組成・冷却期間に依存する。したがって測定スペクトルとシミュレーション予測を突き合わせれば、核物質が抜き取られていないかを確認できる。実用化には専用検出器の開発と、異なる炉型・貯蔵形態での検証が必要となる。Physical Review Letters 137, 061803（2026年8月4日付）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Molecules built around heavy radioactive nuclei are among the most sensitive probes of physics beyond the Standard Model. Radium is the star candidate: its pear-shaped nucleus and high atomic number amplify the effects of parity violation by more than three orders of magnitude compared with spherical nuclei, and embedding it in a molecule adds the enormous internal electric fields molecules provide. The catch has been supply — until now, radium-bearing molecules were made only in trace amounts at accelerator facilities such as CERN’s ISOLDE.

A team led by Nick Hutzler at Caltech has now done it on a laboratory bench. Tiny quantities of radium chloride or nitrate were mixed with water and the sweetener xylitol and heated to yield a gel-like radioactive target. Placed in a cryogenic cell filled with helium buffer gas alongside reagent pellets, the target was hit with laser pulses; the released precursors were collisionally cooled to about 4 K, and further laser light drove reactions producing RaF, RaOH and RaOD. At these temperatures the molecules occupy few quantum states, and successively narrower laser-induced-fluorescence scans located individual transitions at high resolution. Measured molecular properties largely matched predictions, though one discrepancy suggests theory does not yet fully capture the excited state. The group is now working with MIT and Harvard to extract the molecules into a beam for laser cooling and trapping — a route toward far more sensitive searches for the electron’s electric dipole moment. Published in Science 393, 319 (2026).

重い放射性原子核を含む分子は、標準模型を超える物理を探る最も感度の高いプローブの一つだ。中でも本命がラジウムである。洋ナシ型に変形した原子核と大きな原子番号のおかげで、パリティ（鏡映対称性）の破れの効果が球形核に比べて1000倍以上増幅される。さらに分子に組み込めば、分子内部の巨大な電場が効果をいっそう押し上げる。問題は供給だった。これまでラジウム含有分子は、CERNのISOLDEのような加速器施設で微量にしか作れなかった。

カリフォルニア工科大学のNick Hutzlerらは今回、これを研究室の実験台の上で実現した。ごく微量の塩化ラジウムや硝酸ラジウムを水と甘味料のキシリトールに混ぜて加熱し、ゲル状の放射性ターゲットを作る。これをヘリウム緩衝ガスで満たした極低温セル内に試薬ペレットとともに設置し、レーザーパルスを照射。飛び出した原子・分子前駆体はヘリウムとの衝突で約4Kまで冷却され、さらにレーザー光で化学反応を駆動してRaF（フッ化ラジウム）・RaOH・RaODを選択的に生成した。この低温では分子が占める量子状態が少数に限られるため測定しやすい。予測エネルギー準位の不確かさが大きいことから、広帯域レーザーで走査したうえで徐々に帯域を絞り込み、個々の遷移を高分解能で同定した。得られた分子定数は概ね理論予測と一致したが、1点の食い違いは励起状態の記述がまだ不十分であることを示唆している。チームは現在MIT・ハーバード大と協力し、分子をビームとして取り出してレーザー冷却・トラップする段階へ進んでいる。実現すれば電子電気双極子能率（eEDM）探索の感度が飛躍的に高まる。Science 393, 319（2026年）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

A stellarator confines fusion plasma entirely with external magnets, avoiding the disruptions that plague tokamaks — but that shifts the burden onto the coils, which must be twisted into shapes that are simultaneously good physics and buildable hardware. Coil design has therefore long been a bottleneck.

Pedro F. Gil and colleagues recast the problem as a highly nonconvex equality-constrained optimization and attack it with an augmented Lagrangian method, in which constraints are enforced through penalty terms plus explicit multipliers rather than being folded into a single weighted objective. Applied to modular coils surrounding the plasma in magnetic confinement fusion, the approach yields a class of stellarator coils with enhanced physics performance that also meets essential engineering design requirements — a combination that weighted-sum approaches typically have to trade off. Selected as an Editors’ Suggestion and featured on the journal cover, Physical Review Letters 137, 065101 (7 August 2026).

ステラレータは核融合プラズマを外部磁石だけで閉じ込める方式で、トカマクを悩ませるディスラプション（突発的な閉じ込め崩壊）を避けられる。しかしその分、負担はコイル側にのしかかる。物理性能の面でも工学的な製作可能性の面でも成立する「ねじれ形状」を同時に満たさねばならず、コイル設計は長らくボトルネックだった。

Pedro F. Gilらは今回、この問題を強く非凸な等式制約付き最適化問題として定式化し直し、拡張ラグランジュ法で解いた。制約をペナルティ項と明示的な乗数の両方で扱う手法で、すべてを重み付き和の単一目的関数に押し込める従来アプローチとは異なる。磁場閉じ込め核融合でプラズマを取り囲むモジュラーコイルに適用した結果、物理性能を高めながら、必須の工学設計要件も満たす新しいコイル群が得られた——重み付き和法では通常トレードオフになる組み合わせである。Editors' Suggestionに選出され、誌面の表紙も飾った。Physical Review Letters 137, 065101（2026年8月7日付）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

In a rainbow, each wavelength of sunlight takes a different path. Rainbow trapping imports that idea into wave engineering: a designed material slows different frequency components of a broadband signal to a halt at different positions, sorting the signal in space. It has been hard to do for elastic waves — vibrations that deform the material as they travel — because most designs relied on modes confined to edges or interfaces, and offered no way to retrieve energy once localized.

Two teams now solve complementary halves of the problem, both using synthetic gauge fields: a pseudomagnetic field creates flat elastic Landau levels (near-zero group velocity, hence localization) while a pseudoelectric field shifts their frequency across the sample. Yafeng Chen (Tongji University) and colleagues patterned an aluminium plate so that two perpendicular geometric gradients control the two pseudofields independently; making the pseudomagnetic field nonuniform widened the flat momentum range. Sending in waves near 1.1 MHz and mapping the plate by laser scanning, they saw different frequencies stop at different positions — direct real-space evidence of a bulk elastic rainbow. Riyi Zheng (South China University of Technology) and colleagues built theirs on a silicon chip and added a pair of counter-propagating topological edge states: the upper edge state travels until it meets the bulk Landau mode of matching frequency, couples into it, crosses the sample and continues along the lower boundary — turning the rainbow into a frequency-dependent routing map, with no obvious backscattering from defects or disorder. Both in Physical Review Letters 137, 066601 and 066602 (3 August 2026), with a Physics Viewpoint.

虹では太陽光の波長ごとに進む道が違う。この発想を波動工学に持ち込んだのがレインボー・トラッピングだ。設計した材料の中で、広帯域信号の各周波数成分を「別々の場所で」減速・停止させ、空間的に信号を仕分ける。ところが弾性波——伝播しながら材料を変形させる振動——では実現が難しかった。多くの設計が端や界面に閉じ込められたモードに頼るため捕捉領域が狭く、しかも局在させたエネルギーを取り出す手段がなかったのだ。

2つのチームが今回、問題の相補的な半分ずつを解決した。どちらも合成ゲージ場を使う。擬磁場が平坦な弾性ランダウ準位（群速度がほぼゼロ＝局在）を作り、擬電場がその周波数を試料内で位置ごとにずらす。Yafeng Chenら（同済大学）はアルミ板の単位胞形状を直交2方向に緩やかに変化させ、2つの擬場を独立に制御。さらに擬磁場をあえて不均一にすることでランダウ準位が平坦なままでいられる運動量範囲を広げた。1.1MHz付近の弾性波を入射してレーザー走査で振動場を可視化すると、周波数ごとに異なる位置で振動が停止——バルクの弾性レインボーを実空間で直接捉えた初の証拠となった。一方Riyi Zhengら（華南理工大学）はシリコンチップ上に構築し、上下の境界を逆向きに走る1対のトポロジカル・エッジ状態を組み込んだ。上側のエッジ状態は右へ進み、同じ周波数のバルク・ランダウモードに出会うとそこで結合、試料を横切って下側境界へ抜け、今度は左へ進む。周波数ごとに結合位置が違うので、レインボーがそのまま「周波数依存の配線図」になる。欠陥や乱れを入れても明確な後方散乱は見られなかった。Physical Review Letters 137, 066601 と 066602（2026年8月3日付）に同時掲載、Physics誌Viewpointに選出。

🇯🇵 日本語で読む

Arrays of neutral atoms held in optical tweezers — tightly focused laser beams, each gripping a single atom — have become a leading platform for quantum computing and quantum simulation. Alkaline-earth-like atoms such as ytterbium are especially prized because their two valence electrons give narrow clock transitions and metastable states useful for qubit encoding and for optical clocks. The practical limit has been how many tweezers can be reliably filled at once.

Jiawen Zhu and colleagues report the stable loading of 2400 ytterbium-174 atoms into an optical tweezer array — the largest alkaline-earth-like atom array to date. The loading technique is not specific to ytterbium and is applicable to other atomic species, making it a general route to scaling up neutral-atom platforms. Selected as an Editors’ Suggestion, Physical Review Letters 137, 063201 (4 August 2026).

光ピンセット——強く集光したレーザービーム1本1本で原子を1個ずつ掴む技術——で並べた中性原子配列は、量子計算・量子シミュレーションの有力プラットフォームになっている。中でもイッテルビウムのようなアルカリ土類様原子は価電子が2個あるため、狭線幅の「時計遷移」や準安定状態を持ち、量子ビットの符号化にも光格子時計にも有用だ。実用上のボトルネックは「何個のピンセットを一度に確実に埋められるか」だった。

Jiawen Zhuらは今回、イッテルビウム174原子2400個を光ピンセット配列に安定装填することに成功した。アルカリ土類様原子の配列としては過去最大規模である。この装填手法はイッテルビウム固有のものではなく他の原子種にも適用できるため、中性原子プラットフォーム全般をスケールアップする汎用的な道筋となる。Editors' Suggestion選出、Physical Review Letters 137, 063201（2026年8月4日付）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

1T-TaS₂ is a textbook playground for correlated electrons: it hosts a charge density wave (CDW) — a periodic modulation of electron density locked to a lattice distortion — that in its commensurate phase drives the material into a correlated insulating state often discussed as a Mott insulator and as a candidate quantum spin liquid. How that physics survives, or changes, when the crystal is thinned toward a single layer has been contested.

Gan Liu and colleagues combine Raman spectroscopy with transport measurements across a thickness series and find that approaching the two-dimensional limit markedly enhances both the CDW order and the associated correlated insulating state. Rather than being suppressed by reduced screening or interlayer decoupling, the ordered state is strengthened — a clean demonstration that dimensionality itself is a control knob for strongly correlated phases in van der Waals materials. Selected as an Editors’ Suggestion, Physical Review Letters 137, 066502 (5 August 2026).

1T-TaS₂は強相関電子系の「教科書的な遊び場」だ。格子の歪みと結びついた電子密度の周期変調である電荷密度波（CDW）を持ち、整合CDW相では相関絶縁体状態へ落ち込む。この状態はモット絶縁体として、また量子スピン液体の候補としてもしばしば議論されてきた。では結晶を単層に向けて薄くしていったとき、この物理は生き残るのか、それとも変質するのか——長らく論争が続いていた。

Gan Liuらは厚みを系統的に変えた試料に対し、ラマン分光と輸送測定を組み合わせて調べた。その結果、2次元極限に近づくほどCDW秩序と、それに付随する相関絶縁体状態がいずれも顕著に増強されることが分かった。遮蔽の減少や層間デカップリングによって秩序が弱まるのではなく、逆に強まるのである。ファンデルワールス物質において、次元性そのものが強相関相を制御するつまみになることを明快に示した成果といえる。Editors' Suggestion選出、Physical Review Letters 137, 066502（2026年8月5日付）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Altermagnets — the third class of collinear magnetic order, alongside ferromagnets and antiferromagnets — have zero net magnetization yet show spin-split electronic bands without relativistic spin-orbit coupling. In the altermagnets identified so far, that splitting is an even function of momentum, set by crystal rotations relating the two spin sublattices. An odd-parity counterpart, in which the splitting reverses with momentum, would enable different responses again — but how to realize it has been unclear.

Yu-Ping Lin and Marc Vila show that sublattice currents — loop currents circulating within the sublattice structure — provide a feasible route. Starting from the Haldane-Hubbard model, in which complex next-nearest-neighbour hoppings encode exactly such currents, they generalize the mechanism to arbitrary bipartite lattices, obtaining nonrelativistic collinear spin splitting that is an odd function of momentum. The work turns odd-parity altermagnetism from a symmetry classification into a concrete design principle for materials and cold-atom simulators. Selected as an Editors’ Suggestion, Physical Review Letters 137, 066702 (4 August 2026).

アルターマグネットは、強磁性・反強磁性に続く「第3の共線磁気秩序」だ。正味の磁化はゼロなのに、相対論的スピン軌道相互作用なしで電子バンドがスピン分裂する。これまで同定されてきたアルターマグネットでは、その分裂は運動量の偶関数であり、2つのスピン副格子を結ぶ結晶回転操作によって決まっていた。もし分裂が運動量とともに符号を変える奇パリティ版が作れれば、さらに別種の応答が引き出せる。だが実現方法が分かっていなかった。

Yu-Ping Lin と Marc Vilaは、サブラティス・カレント——副格子構造の内部を循環するループ電流——が実現可能な道筋になることを示した。出発点はハルデン・ハバード模型で、この模型の複素次近接ホッピングはまさにそうした電流を表現している。両氏はこの機構を一般の二部格子へ拡張し、運動量の奇関数となる非相対論的な共線スピン分裂が得られることを示した。奇パリティ・アルターマグネティズムを、対称性による分類から一歩進めて、物質設計や冷却原子シミュレータのための具体的な設計原理へと変える成果である。Editors' Suggestion選出、Physical Review Letters 137, 066702（2026年8月4日付）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Some frustrated magnets never order, even at absolute zero. Instead they settle into a quantum spin liquid whose low-energy physics looks like an emergent electromagnetism: a U(1) Coulomb liquid with its own photon and its own charges. A more exotic possibility is a rank-2 version, where the emergent gauge field is a tensor rather than a vector and its charges are fractons — excitations with restricted mobility.

Lasse Gresista and colleagues construct a minimal, materials-relevant spin-1/2 model on the breathing pyrochlore lattice — a pyrochlore network in which up- and down-pointing tetrahedra differ in size, as realized in several real compounds. Tuning the model solely by symmetry-allowed Dzyaloshinskii–Moriya interactions, they find robust quantum realizations of both rank-1 and rank-2 U(1) Coulomb liquids in the same setting. That a single, chemically plausible lattice can host both, controlled by an interaction that is present anyway, makes higher-rank spin liquids a much more realistic experimental target. Selected as an Editors’ Suggestion, Physical Review Letters 137, 066504 (4 August 2026).

フラストレート磁性体のなかには、絶対零度でも秩序化しないものがある。代わりに落ち着く先が量子スピン液体で、その低エネルギー物理は創発的な電磁気学のように振る舞う——固有の「光子」と「電荷」を持つU(1)クーロン液体である。さらに風変わりな可能性がランク2版だ。創発ゲージ場がベクトルではなくテンソルになり、その電荷は動きが制限された励起であるフラクトンとなる。

Lasse Gresistaらは、ブリージング・パイロクロア格子上のスピン1/2最小模型を構築した。上向き四面体と下向き四面体の大きさが異なるパイロクロア格子で、実在の化合物にも実現している構造だ。この模型を対称性が許すジャロシンスキー・守谷（DM）相互作用だけで調整すると、ランク1とランク2のU(1)クーロン液体がどちらも頑健に実現されることが分かった。化学的に無理のない単一の格子が両方を担え、しかも制御パラメータがもともと存在するDM相互作用であるという点が重要で、高ランクのスピン液体が一気に現実的な実験ターゲットになる。Editors' Suggestion選出、Physical Review Letters 137, 066504（2026年8月4日付）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Topology in physics describes properties that survive continuous deformation. In non-Hermitian systems — those with gain or loss, such as lasers — energies become complex numbers, and as parameters are driven in a loop around an exceptional point the eigenvalues trace out braids, forming links and knots of arbitrary complexity. Controlling and directly seeing that process has been the hard part.

Wenbo Mao, Bofeng Zhu, Y. D. Chong, Lan Yang and colleagues (Washington University in St. Louis / Nanyang Technological University, Singapore) demonstrate non-Hermitian braiding of laser modes on an integrated photonic chip. By actively steering the parametric trajectories of gain and detuning, they watch the braiding unfold directly in the evolution of the lasers’ frequencies and intensities — no reconstruction required. The result is a rich menagerie of topological structures including Hopf links, trefoil knots and Solomon links, generated programmably on a chip. Because the platform is a pair of coupled chip-scale lasers rather than a bespoke apparatus, it turns eigenvalue braiding from a theoretical classification into a tunable device function for light manipulation. Published online in Nature Physics (12 May 2026); brought back into the spotlight by a News & Views, “Braids of light,” by König and Bergholtz on 7 August 2026.

物理学におけるトポロジーは、連続変形しても壊れない性質を扱う。非エルミート系——レーザーのように利得や損失を持つ系——ではエネルギーが複素数になり、パラメータを例外点（exceptional point）の周りで一周させると、固有値が組みひも（ブレイド）を描き、任意の複雑さの絡み目や結び目を作る。難しいのは、それを制御し、直接見ることだった。

Wenbo Mao・Bofeng Zhu・Y. D. Chong・Lan Yangら（米ワシントン大学セントルイス校／シンガポール南洋理工大学）は、光集積チップ上でレーザーモードの非エルミート・ブレイディングを実証した。利得と離調のパラメータ軌道を能動的に操ることで、レーザー周波数と強度の時間発展そのものの中に組みひもが現れるのを直接観測——再構成処理は不要である。生成されたトポロジカル構造はホップ絡み目、三葉結び目、ソロモン絡み目など多彩で、しかもチップ上でプログラマブルに切り替えられる。特別な実験装置ではなくチップ上の2つの結合レーザーで実現された点が重要で、固有値ブレイディングを理論的な分類から「光を操るための可変デバイス機能」へと引き上げた。Nature Physicsにオンライン掲載（2026年5月12日付）。2026年8月7日付でKönig・BergholtzによるNews & Views「Braids of light」が公開され、あらためて注目を集めた。

🇯🇵 日本語で読む

In isolated quantum many-body systems, temperature and entanglement usually travel together: hot states are extensively entangled, while low-temperature states have short-ranged correlations and modest entanglement. That “area law” simplicity is what makes ground states tractable for methods like DMRG and tensor networks. Exceptions are therefore precious — and rare.

Matteo Ippoliti (University of Texas at Austin) and David M. Long (Stanford) construct a family of static, geometrically local Hamiltonians whose eigenstates inherit the properties of periodically driven (Floquet) systems. Their tool is a variation on the Feynman–Kitaev clock — the standard mapping from quantum circuits to local Hamiltonians — with the clock register given periodic boundary conditions. If the input circuit obeys the eigenstate thermalization hypothesis (ETH), every eigenstate of the resulting Hamiltonian, including the ground state, acquires infinite-temperature characteristics such as volume-law entanglement entropy. They then build exactly solvable Floquet circuits — drawing on ideas from classical pseudorandom number generation — that provably satisfy ETH at infinite temperature. Combining the two yields local Hamiltonians with provably volume-law entangled ground states, and the first construction where the volume law holds for all contiguous subsystems. Since driven systems cannot conserve energy and can only equilibrate to infinite temperature, these models exhibit an exotic coexistence of infinite-temperature and zero-energy physics. Open access in Physical Review X 16, 031030 (7 August 2026).

孤立量子多体系では、温度ともつれは普通セットで動く。高温状態は広範囲にもつれ、低温状態は相関が短距離的でもつれも控えめだ。この「面積則」的な単純さこそが、DMRGやテンソルネットワークといった手法で基底状態を扱える理由である。だからこそ例外は貴重で、そして稀だ。

Matteo Ippoliti（テキサス大学オースティン校）とDavid M. Long（スタンフォード大学）は、周期駆動（フロケ）系の固有状態の性質を受け継ぐ、静的で幾何学的に局所なハミルトニアンの族を構築した。道具はファインマン・カイタエフ時計模型——量子回路を局所ハミルトニアンへ写す標準的な対応——の変形版で、時計レジスタに周期境界条件を課す点が新しい。入力回路が固有状態熱化仮説（ETH）を満たすなら、得られるハミルトニアンの基底状態を含む全固有状態が、体積則のもつれエントロピーという無限温度的な性質を獲得する。さらに両氏は、古典的な擬似乱数生成の発想を借りて、無限温度でETHを満たすことが厳密に示せるフロケ量子回路の族も構成した。この2つを組み合わせることで、体積則もつれを持つ基底状態が証明できる局所ハミルトニアンが得られ、しかもすべての連続部分系について体積則が成立する初の構成となった。駆動系はエネルギーを保存できず「無限温度」にしか熱平衡化できないため、これらの模型では無限温度の物理とゼロエネルギーの物理が奇妙に共存する。Physical Review X 16, 031030（2026年8月7日付）にオープンアクセスで掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Since the discovery of superconductivity in nickelates, a central question has been how closely they parallel the cuprate high-temperature superconductors. Low-valence nickelates such as Pr₄Ni₃O₈ — a trilayer member of the square-planar nickelate family — are prized because their nickel valence and orbital occupancy sit close to the cuprate case, making them a sharp test of the analogy.

Y. Shen and colleagues use resonant inelastic x-ray scattering (RIXS), which probes charge and spin excitations with momentum resolution, to reveal propagating plasmons — collective oscillations of the conduction-electron density — in Pr₄Ni₃O₈. Crucially, these plasmons show dynamics distinct from those of cuprate superconductors. Because plasmon dispersion encodes the effective long-range Coulomb interaction and the degree of interlayer coupling, the difference is a direct handle on how correlations in nickelates depart from the cuprate template. Open access in Physical Review X 16, 031031 (7 August 2026).

ニッケル酸化物で超伝導が発見されて以来、中心的な問いは「銅酸化物（キュープレート）高温超伝導体とどこまで似ているのか」だった。Pr₄Ni₃O₈のような低原子価ニッケル酸化物——平面四配位ニッケル酸化物ファミリーの三層物質——は、ニッケルの価数と軌道占有が銅酸化物の場合に近いため、この類推を鋭く検証できる物質として注目されてきた。

Y. Shenらは、電荷・スピン励起を運動量分解で捉えられる共鳴非弾性X線散乱（RIXS）を用い、Pr₄Ni₃O₈の中を伝播するプラズモン——伝導電子密度の集団振動——を観測した。重要なのは、このプラズモンが銅酸化物超伝導体とは明確に異なるダイナミクスを示した点である。プラズモンの分散関係には実効的な長距離クーロン相互作用と層間結合の強さが刻まれているため、この違いはニッケル酸化物の電子相関が銅酸化物の枠組みからどうずれているかを直接測る手がかりになる。Physical Review X 16, 031031（2026年8月7日付）にオープンアクセスで掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Symmetry does not merely classify states — it restricts what you are allowed to do to them. The resource theory of asymmetry formalizes this: when your operations must respect a symmetry group, states that break that symmetry become a consumable resource, needed for tasks such as reference-frame alignment, quantum metrology and covariant error correction. The practical question is the conversion rate: given many copies of one asymmetric state, how many copies of another can you produce?

Koji Yamaguchi, Yosuke Mitsuhashi, Tomohiro Shitara and Hiroyasu Tajima prove that the quantum geometric tensor — the object combining the quantum Fisher information metric with the Berry curvature — completely dictates the pure-state asymptotic (i.i.d.) conversion rate under any compact Lie group symmetry. Previous results were largely confined to specific groups such as U(1); this establishes a single geometric quantity as the answer in full generality. Because the quantum geometric tensor is already a workhorse of quantum metrology and band theory, the result ties the limits of symmetric quantum operations directly to a familiar and computable object. Open access in Physical Review X 16, 031028 (5 August 2026).

対称性は状態を分類するだけのものではない。「その状態に対して何をしてよいか」を制限する。これを定式化したのが非対称性の資源理論だ。操作が必ずある対称性群を尊重しなければならない状況では、その対称性を破る状態そのものが消費可能な資源になる。参照系の共有、量子計測、共変な誤り訂正といった課題に不可欠な資源である。実務上の問いは変換レートだ——ある非対称状態のコピーが大量にあるとき、別の状態を何個作れるのか。

Koji Yamaguchi・Yosuke Mitsuhashi・Tomohiro Shitara・Hiroyasu Tajimaの4氏は、量子幾何テンソル——量子フィッシャー情報計量とベリー曲率を束ねた量——が、任意のコンパクト・リー群対称性のもとで純粋状態の漸近的（i.i.d.）変換レートを完全に決定することを証明した。従来の結果はU(1)など特定の群に限られていたが、本研究は単一の幾何学量が完全な一般性のもとで答えを与えることを確立した。量子幾何テンソルは量子計測やバンド理論ですでに定番の道具であるため、対称性に縛られた量子操作の限界が、なじみ深く計算もできる対象に直結したことになる。Physical Review X 16, 031028（2026年8月5日付）にオープンアクセスで掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Chemistry is usually driven by heat, light or electricity. Mechanochemistry instead uses mechanical force to push reactions along — and at the nanoscale, a sharp probe tip can concentrate a modest applied load into an enormous local stress.

Shuai Zhang and colleagues exploit exactly this. Working in the encapsulated space between two-dimensional materials, they use a small tip to generate a large stress that drives a reaction between two materials, producing a new, atomically thin metal with interesting electronic properties. Because the reaction happens only where the tip presses, the product can be written into patterns as small as 50 nm — direct-write synthesis rather than deposit-then-etch lithography. The approach points toward building conducting circuitry inside van der Waals heterostructures at the point of use. Open access in Physical Review X 16, 031029 (6 August 2026).

化学反応を進める駆動力といえば、普通は熱・光・電気だ。これに対しメカノケミストリー（力学化学）は力で反応を押し進める。ナノスケールでは、鋭い探針を使えば控えめな押しつけ荷重を局所的に途方もない応力へと集中させられる。

Shuai Zhangらはまさにこれを利用した。2次元物質で封じ込めた（エンカプセレートした）空間の中で、微小な探針によって大きな応力を発生させ、2種類の材料を反応させる。生成するのは興味深い電子物性を持つ、新しい原子層厚の金属だ。反応は探針が押した場所でしか起こらないため、生成物を最小50nmのパターンとして描き込める——堆積してからエッチングする従来のリソグラフィではなく、直接描画による合成である。ファンデルワールス・ヘテロ構造の内部に、必要な場所で導電回路を作り込む道につながる手法だ。Physical Review X 16, 031029（2026年8月6日付）にオープンアクセスで掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Entangling matter at long distance — not just photons — is the hard part of building a quantum internet. Quantum memories must be linked over fibre, and every kilometre of glass eats photons, so entanglement rates collapse exponentially with distance. There is also a hard benchmark to beat: the repeaterless bound, the maximum rate at which entanglement can be sent directly down a lossy channel without any repeater.

A team at the University of Science and Technology of China now reports entanglement between two atomic-ensemble quantum memories separated by 420 km of fibre. They use the DLCZ (Duan–Lukin–Cirac–Zoller) scheme and convert the memory-emitted photons into the telecom S band to exploit the lowest available fibre loss. Holding the optical phase steady over that distance required a two-part stabilization strategy: full-time far-off-resonant locking to suppress high-frequency noise, plus intermittent dual-band locking to cancel slow drift. Crucially, the memory–memory entangling probability beats the repeaterless channel capacity for direct entanglement distribution — the regime in which a quantum repeater actually pays for itself. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026 (Editors’ Suggestion).

量子インターネットを作るうえで難しいのは、光子ではなく物質どうしを遠距離でもつれさせることだ。量子メモリを光ファイバーで結ぶ必要があるが、ガラスは1kmごとに光子を食べてしまうため、もつれ生成レートは距離とともに指数関数的に落ちる。しかも越えるべき明確な基準がある。中継器なし限界（repeaterless bound）——中継器を一切使わず損失のある通信路にもつれを直接送るときの最大レートだ。

中国科学技術大学のチームは今回、420kmの光ファイバーで隔てられた2つの原子集団量子メモリのもつれ生成を報告した。DLCZ（Duan–Lukin–Cirac–Zoller）方式を用い、メモリが放出した光子をテレコムSバンドへ波長変換することでファイバー損失が最小の帯域を使う。この距離で光の位相を安定に保つには2段構えの制御が必要だった。常時かけ続ける大離調ロックで高周波ノイズを抑え、間欠的なデュアルバンドロックで低周波ドリフトを補償する。決定的なのは、メモリ間のもつれ生成確率が直接配送の中継器なし通信容量を上回ったこと——量子中継器が初めて「元が取れる」領域である。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載（Editors' Suggestion選出）。

🇯🇵 日本語で読む

Cold dark matter (CDM) predicts a halo mass function that continues down to extremely small masses. Warm, fuzzy or interacting dark matter would instead cut the function off at some scale. Finding where — or whether — that cutoff sits is one of the sharpest available tests of dark matter’s particle nature, but the smallest halos contain no stars, so they are invisible to conventional surveys.

A team led by A. M. Nierenberg, D. Gilman and T. Treu uses 28 strong gravitational lenses to sidestep that problem: lensing responds to mass alone, so dark halos both in the lens galaxy and along the line of sight leave measurable imprints regardless of whether they host baryons. Modelling an extreme scenario in which the mass function and mass–concentration relation follow CDM but terminate sharply at some m_low — and accounting for tidal stripping, which populates masses below the nominal cutoff — they place an upper limit of m_low < 10^8.3 solar masses at 10:1 odds using a subhalo-mass-function prior from the semianalytic model galacticus, and 10^8.2 using an N-body prior. These bounds are comparable to or stronger than existing Milky Way satellite constraints, and the authors forecast more than an order-of-magnitude improvement from a sample of 200 quadruply imaged quasars — a small fraction of what Rubin, Euclid and Roman are expected to deliver. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026.

冷たい暗黒物質（CDM）は、ハロー質量関数が極めて小さな質量まで途切れずに続くと予言する。温かい暗黒物質やファジー暗黒物質、相互作用する暗黒物質ならば、ある質量スケールで関数が切れるはずだ。そのカットオフがどこにあるか——そもそもあるのか——は暗黒物質の粒子的正体を突く最も鋭い検証だが、最小のハローには星がなく、通常のサーベイでは見えない。

A. M. Nierenberg・D. Gilman・T. Treuらのチームは28個の強重力レンズでこの困難を回避した。レンズ効果は質量だけに応答するため、バリオン（普通の物質）を含むかどうかに関係なく、レンズ銀河内および視線上の暗いハローが観測可能な痕跡を残すのだ。質量関数と質量–集中度関係はCDMに従うが、ある m_low で急に切れる、という極端なモデルを立て、公称カットオフ以下にもサブハローを供給する潮汐剥ぎ取りの効果も取り込んで解析。半解析モデル galacticus によるサブハロー質量関数の事前分布を用いるとm_low < 太陽質量の10^8.3倍（オッズ10:1）、N体シミュレーションの事前分布では10^8.2倍という上限が得られた。これは天の川の伴銀河による既存の制限に匹敵、あるいはそれを上回る。著者らは4重像クェーサー200個のサンプルで1桁以上の改善が可能と予測しており、これはルービン天文台・ユークリッド・ローマン望遠鏡が発見すると期待される数のごく一部にすぎない。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Indirect dark-matter searches usually look for gamma rays, X-rays or antiparticles. Rebecca K. Leane proposes an entirely different messenger: the Hα recombination line of hydrogen at 656 nm, the same red glow that lights up nebulae in amateur astrophotographs.

The logic is that annihilation or decay products ionize neutral gas; when the freed electrons recombine, the cascade produces Hα photons via the n = 3 → 2 transition. In quiet, gas-rich dwarf galaxies the n = 2 population is negligible, so Hα escapes essentially unabsorbed and traces exactly where energy was injected. Using the non-detection of extended Hα emission in the dwarf galaxy Leo T with Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) observations, Leane derives the first Hα-based limits on dark-matter annihilation and decay, reaching leading sensitivity over parts of the eV–GeV mass range — a window that gamma-ray telescopes handle poorly. Because optical spectrographs are abundant and improving, the work establishes Hα imaging as a genuinely new and extensible dark-matter search strategy. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026.

暗黒物質の間接探索といえば普通はガンマ線・X線・反粒子を狙う。Rebecca K. Leaneはまったく別の使者を提案した。波長656nmの水素のHα再結合線——アマチュア天体写真で星雲を赤く輝かせる、あの光である。

論理はこうだ。暗黒物質の対消滅・崩壊で生じた粒子が中性ガスを電離し、解放された電子が再結合するとき、そのカスケードが n = 3 → 2 遷移によってHα光子を生む。静かでガスの豊富な矮小銀河では n = 2 の準位に居る原子がほとんどないため、Hαは事実上吸収されずに脱出し、エネルギーが注入された場所をそのまま描き出す。Leaneは矮小銀河Leo Tにおける広がったHα放射の「非検出」（MUSE分光装置による観測）を用い、暗黒物質の対消滅・崩壊に対する世界初のHα由来の制限を導出。eV〜GeV質量域の一部で最高感度に到達した——ガンマ線望遠鏡が苦手とする窓である。光学分光器は数が多く性能も向上し続けているため、この研究はHα撮像を新しく拡張性のある暗黒物質探索戦略として確立した。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

About 58% of Higgs bosons decay to a bottom–antibottom quark pair, yet that channel is notoriously hard to see at a hadron collider because ordinary QCD produces overwhelming numbers of b jets. The high transverse-momentum regime is especially interesting: new physics coupling to the Higgs would show up first as a deviation in the p_T spectrum’s tail.

The ATLAS Collaboration now reports the first evidence for inclusive high-p_T Higgs production in the bb̄ final state, with the boosted Higgs reconstructed as a single large-radius jet. The analysis uses 13 and 13.6 TeV proton–proton data totalling 301 fb⁻¹, and leans on two machine-learning advances: a new transformer-based jet-flavour tagging algorithm for background suppression, and a dedicated regression model that sharpens the jet mass and p_T resolution. For Higgs bosons produced above p_T = 450 GeV, the measured yield relative to the Standard Model prediction is 1.53 (with statistical, experimental and theoretical uncertainties of roughly ±0.27, +0.33/−0.27 and ±0.17), an observed significance of 3.8σ against an expected 2.5σ. Results in three p_T intervals are compatible with the Standard Model. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026.

ヒッグス粒子の約58%はボトムクォークと反ボトムクォークの対に崩壊する。ところがハドロン衝突型加速器では、通常のQCD過程が圧倒的な数の b ジェットを作るため、この崩壊モードの観測は極めて難しい。とりわけ興味深いのが高い横運動量の領域だ。ヒッグスに結合する新物理があれば、まず p_T スペクトルの裾に食い違いとして現れるからである。

ATLAS国際共同実験は今回、bb̄ 終状態における高p_Tヒッグス生成の包括的測定として初の証拠を報告した。ブーストされたヒッグスは1本の大半径ジェットとして再構成される。解析には13 TeVと13.6 TeVの陽子・陽子衝突データ計301 fb⁻¹を使用し、2つの機械学習技術が鍵となった。背景事象抑圧のための新しいTransformer型ジェットフレーバー識別アルゴリズムと、ジェット質量と p_T の分解能を鋭くする専用の回帰モデルである。p_T = 450 GeVを超えるヒッグス生成について、標準模型予言に対する収量比は1.53（統計・実験系統・理論系統の誤差はそれぞれ約±0.27、+0.33/−0.27、±0.17）、観測有意度は3.8σ（期待値2.5σ）だった。3つの p_T 区間に分けた結果も標準模型と無矛盾である。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

How small can a nuclear collision be and still form quark–gluon plasma? The 2025 light-ion run at the LHC — oxygen–oxygen and neon–neon — was designed to answer exactly that, sitting between proton collisions (traditionally assumed too small) and lead collisions (definitively hot enough).

The LHCb Collaboration measures the ratio of D⁰ meson production between NeNe and OO collisions at a centre-of-mass energy per nucleon pair of 5.36 TeV, differentially in transverse momentum from 0.5 to 20 GeV and in the forward rapidity range 2.0 < y < 4.5, normalized to the number of recorded inelastic collisions in each sample. The production ratio shows evidence of variation with p_T — a pattern inconsistent with predictions based on nuclear modification of nucleon structure alone. Instead it matches what one expects if quark–gluon plasma production switches on progressively as the colliding nuclei get larger. Because charm quarks are produced early and then traverse whatever medium forms, they are a particularly clean thermometer. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026.

原子核衝突はどこまで小さくてもクォーク・グルーオン・プラズマ（QGP）を作れるのか。2025年にLHCで実施された軽イオン運転——酸素・酸素衝突とネオン・ネオン衝突——はまさにこの問いに答えるために設計された。陽子衝突（従来は小さすぎると考えられてきた）と鉛衝突（明確に十分熱い）の中間に位置するからだ。

LHCb国際共同実験は、核子対あたり重心系エネルギー5.36 TeVでのネオン・ネオン衝突と酸素・酸素衝突における D⁰ 中間子生成量の比を測定した。横運動量0.5〜20 GeV、前方ラピディティ領域 2.0 < y < 4.5 で微分測定し、各データ標本で記録された非弾性衝突数で規格化している。得られた生成比には横運動量依存の変化の証拠が見られ、これは核子構造の核変形（核子構造関数の修正）だけに基づく予言とは整合しない。むしろ、衝突する原子核が大きくなるにつれてQGP生成が段階的に立ち上がる、という描像と一致する。チャームクォークは衝突初期に生成され、その後に形成された媒質の中を通過するため、とりわけ素性のよい「温度計」となる。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Two-neutrino double-beta decay (2νββ) is the rarest process ever directly observed, and it is the irreducible background for the hunt for its neutrinoless cousin — the decay that would prove neutrinos are their own antiparticles. Extracting physics from 2νββ spectra therefore demands theory of matching precision. In ordinary single-beta decay, that precision comes from the Sirlin function, a universal radiative-correction factor independent of nuclear structure. No such object existed for double-beta decay.

Jordy de Vries, Emanuele Mereghetti, Saad el Morabit and Stefan Sandner supply it. Using heavy-nucleus effective field theory, they derive the first “double-weak Sirlin function” — a universal correction that depends on the two individual electron energies and on their relative angle, and which differs significantly from the naive approximation of simply adding two single-beta Sirlin functions. They also compute the nuclear-structure-dependent piece and find it still negligible at present sensitivities. The practical consequence is sharp: the new correction distorts the electron energy and angular spectra by an amount comparable to the leading nuclear-structure correction parametrized by the matrix-element ratio ξ₃₁, so recent extractions of ξ₃₁ should be revisited. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026.

2ニュートリノ二重ベータ崩壊（2νββ）は直接観測された中で最も稀な過程であり、同時に「ニュートリノレス二重ベータ崩壊」探索——ニュートリノが自分自身の反粒子であることを証明する崩壊——にとって取り除けない背景事象でもある。したがって2νββスペクトルから物理を引き出すには、それに見合う精度の理論が要る。通常の1回のベータ崩壊では、その精度を支えるのがシルリン関数だ。核構造に依存しない普遍的な輻射補正因子である。二重ベータ崩壊には、これに相当するものが存在しなかった。

Jordy de Vries・Emanuele Mereghetti・Saad el Morabit・Stefan Sandnerがこれを供給した。重い原子核の有効場理論を用いて、二重弱過程に対する普遍的補正因子——「二重弱シルリン関数（double-weak Sirlin function）」——を初めて導出したのである。この関数は2個の電子それぞれのエネルギーと両者のなす相対角度に依存し、単に1回分のシルリン関数を2つ足すという素朴な近似とは大きく異なる。核構造依存部分も計算し、現在の実験感度ではまだ無視できることを示した。実務上の帰結は明快だ。この新しい補正は電子のエネルギー分布と角度分布を、行列要素比 ξ₃₁ で表される主要な核構造補正と同程度の大きさで歪める。したがって最近の ξ₃₁ の抽出結果は再検討が必要になる。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

In a thin superconducting film, magnetic flux enters as a Pearl vortex — a two-dimensional cousin of the Abrikosov vortex, with a much longer-ranged current pattern. Vortices dictate dissipation and critical current, but they are normally studied only in aggregate; watching a single one move has been out of reach.

A group at ETH Zurich (Marta Perego and colleagues, with Thomas Ihn and Klaus Ensslin) turns a gate-defined Josephson junction into a single-vortex sensor in magic-angle twisted bilayer graphene, giving direct access to individual vortex entry and exit events. Above about 100 mK the vortices cross their energy barriers by classical thermal activation. Below about 90 mK, the team observes macroscopic quantum tunnelling through those same barriers — a whole vortex, a collective object of many electrons, tunnelling as one. The data are consistent with a sharp, first-order-type quantum-to-classical transition. From the measurements they extract entry and exit barriers of a few kelvin and a barrier thickness of roughly 100 nm. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026 (Editors’ Suggestion).

薄い超伝導膜では、磁束はパール渦（Pearl vortex）として侵入する。アブリコソフ渦の2次元版にあたり、電流パターンがずっと長距離に及ぶのが特徴だ。渦は散逸や臨界電流を支配するが、普通は集団としてしか調べられず、1個の渦が動く様子を捉えるのは手の届かない領域だった。

ETHチューリッヒのグループ（Marta Peregoら、Thomas Ihn・Klaus Ensslin）は、魔法角ねじれ2層グラフェンにおいてゲートで形成したジョセフソン接合を単一渦センサーとして使い、個々の渦の侵入・脱出イベントに直接アクセスした。約100 mKより高温では、渦は古典的な熱活性化によってエネルギー障壁を越える。ところが約90 mK未満になると、同じ障壁を巨視的量子トンネルで通り抜ける様子が観測された——多数の電子からなる集団的な物体である渦が、まるごと1つとしてトンネルするのである。データは鋭い1次相転移的な量子–古典転移と整合する。測定から、侵入・脱出の障壁は数ケルビン程度、障壁の厚さは約100nmと見積もられた。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載（Editors' Suggestion選出）。

🇯🇵 日本語で読む

Superfluid phase stiffness — how much energy it costs to twist the superconducting phase — is one of the most fundamental properties of a superconductor, and it encodes the gap structure. In two-dimensional van der Waals materials it has been almost unmeasurable, because the flakes are mesoscopic and conventional probes need contacts.

A Berkeley-led team (Trevor Chistolini and colleagues, with Feng Wang, Irfan Siddiqi and James Analytis) introduces a contact-free technique: place the flake near an on-chip superconducting microwave resonator and read the electrodynamic response, and hence the stiffness, from the resonator. They apply it to 4Hb–TaS₂, a van der Waals superconductor whose gap structure under broken mirror symmetry has been actively debated. Their cleanest few-layer device retains a critical temperature comparable to the bulk, and the temperature evolution of the phase stiffness is nodeless even though mirror symmetry is broken — inconsistent with the proposed nodal surface superconductivity. Because the method needs minimal fabrication, it should open microwave measurements across a wide range of atomically thin superconductors. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026; Featured in Physics and an Editors’ Suggestion.

超流動位相剛性——超伝導の位相をねじるのにどれだけエネルギーが要るか——は超伝導体の最も基本的な性質の1つで、ギャップ構造の情報を担っている。ところが2次元ファンデルワールス物質ではほぼ測定不能だった。試料がメゾスコピックに小さく、従来のプローブは電極接触を必要とするからだ。

UCバークレー主導のチーム（Trevor Chistoliniら、Feng Wang・Irfan Siddiqi・James Analytis）は非接触の測定手法を導入した。薄片をオンチップの超伝導マイクロ波共振器の近くに置き、共振器から電磁応答——ひいては位相剛性——を読み取るのである。適用先は4Hb–TaS₂。鏡映対称性が破れた状況下でのギャップ構造が活発に議論されてきたファンデルワールス超伝導体だ。最も清浄な数層デバイスではバルクに匹敵する超伝導転移温度が保たれ、位相剛性の温度変化は鏡映対称性が破れているにもかかわらずノードなし（nodeless）——提案されていた表面ノーダル超伝導のシナリオとは整合しない結果となった。作製工程が最小限で済むため、原子層超伝導体全般へのマイクロ波測定の道が開ける。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載、Featured in Physics およびEditors' Suggestion選出。

🇯🇵 日本語で読む

On 12 August 2026 the Moon’s shadow crossed the Arctic Ocean and Arctic Russia, Greenland, Iceland, a small corner of northeastern Portugal, northern Spain and the Balearic Islands, delivering mainland Europe’s first totality since 1999 — Iceland’s first since 1954, and Reykjavík’s first in nearly six centuries. The umbra was roughly 290 km across. Totality lasted at most 2 minutes 18 seconds, over the ocean west of Látrabjarg in Iceland; in Spain it reached at most about 1 minute 50 seconds and fell just before sunset with the Sun very low in the sky.

Beyond the spectacle, a total eclipse remains the only way to see the inner corona in white light from the ground, and this one was heavily instrumented. The NASA-supported Nationwide Eclipse Ballooning Project launched roughly 80 scientific balloons in Iceland and six in Spain to measure how the shadow’s sudden cold and darkness perturb the atmosphere. A NASA-funded team chased totality in a WB-57 high-altitude jet, whose nose-cone cameras imaged the corona at least 20 times per second and, at 460 mph, stretched the observing window to nearly three minutes. Meanwhile ESA and modellers at KU Leuven published advance predictions of the coronal structure — digital reconstructions of the Sun’s magnetic environment driven by near-real-time surface magnetograms — so that the observed corona could be used to grade, and improve, the models behind space-weather forecasting. With the sunspot number near 102, the corona was expected to look intermediate between the flattened solar-minimum shape and the fully structured solar-maximum display.

2026年8月12日（日本時間では13日未明）、月の影が北極海・北極圏ロシア・グリーンランド・アイスランド・ポルトガル北東部のごく一部・スペイン北部・バレアレス諸島を横切り、ヨーロッパ本土では1999年以来27年ぶりの皆既日食となった。アイスランドでは1954年6月30日以来、レイキャビクにとっては約600年ぶりである（次にアイスランドで見られるのは2196年）。本影の幅は約290km。皆既の継続時間は最長で2分18秒（アイスランド・ラウトラビャルク西方の海上）、スペインでは最長約1分50秒で、しかも日没直前の非常に低い空で起きた。なお日本からは皆既・部分とも見られなかった。

見世物としての価値を超えて、皆既日食は地上から可視光で内部コロナを見る唯一の機会であり、今回は大量の観測機器が投入された。NASAが支援するNationwide Eclipse Ballooning Projectは、月影による急激な寒冷化と暗化が大気をどう乱すかを測るため、アイスランドに約80機、スペインに6機の科学気球を打ち上げた。NASA資金のチームはWB-57高高度ジェットで皆既を追跡。機首のカメラが毎秒20コマ以上でコロナを撮像し、時速460マイルで飛ぶことで観測窓を約3分に引き延ばした。一方ESAとルーヴェン・カトリック大学（KU Leuven）のモデラーは、コロナ構造の事前予測を公開していた。ほぼリアルタイムの太陽表面磁場データを入力した、太陽の磁気環境のデジタル再構成である。観測されたコロナと突き合わせることで、宇宙天気予報を支えるモデルの採点と改良ができる。黒点数は約102で、コロナは極小期の平坦な姿と極大期の複雑な姿の中間になると予想されていた。

🇯🇵 日本語で読む

Twisted bilayer graphene is famous for what happens near the magic angle of about 1.1°. Large twist angles have been assumed to be the boring end of the story: interlayer coupling negligible, no band reconstruction, effectively two independent graphene sheets stacked by accident.

A team at National Cheng Kung University in Tainan (Kuo-En Chang, Ming-Hao Liu and Tse-Ming Chen), with National Taiwan University and Japan’s NIMS, shows that this paradigm breaks down near a twist angle of 29°, where the system sits at the crossover between quasicrystalline and commensurate order. Atomic-resolution transmission electron microscopy directly reveals the coexistence of near-dodecagonal (12-fold) quasicrystalline symmetry with an emerging moiré periodicity — an intermediate, genuinely nonperiodic structural regime. Magnetotransport then uncovers strong interlayer hybridization mediated by Umklapp scattering, visible as magneto-intersubband oscillations and a highly unconventional Landau-level spectrum. Most striking, the Landau-level degeneracy evolves from fourfold to twelvefold as temperature rises — behaviour flatly incompatible with two decoupled monolayers. Large-angle twisted graphene thus becomes a platform where quasiperiodic symmetry reshapes low-energy electronic states outside the usual moiré framework. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026 (Editors’ Suggestion).

ねじれ2層グラフェンといえば、約1.1°の魔法角付近で起きる現象で有名だ。大きなねじれ角のほうは退屈な領域だと考えられてきた。層間結合は無視でき、バンド再構成も起こらず、事実上たまたま重なった独立な2枚のグラフェンにすぎない、と。

台湾・国立成功大学のKuo-En Chang・劉明豪（Ming-Hao Liu）・Tse-Ming Chenらのチーム（国立台湾大学、物質・材料研究機構との共同）は、この常識がねじれ角29°付近で崩れることを示した。ここは準結晶秩序と整合秩序のクロスオーバーにあたる。原子分解能の透過型電子顕微鏡により、ほぼ12回対称の準結晶構造と、立ち上がりつつあるモアレ周期性が共存していることを直接可視化——中間的で真に非周期的な構造領域である。さらに磁気輸送測定から、ウムクラップ散乱を介した強い層間混成が明らかになった。磁気サブバンド間振動と、極めて非典型的なランダウ準位スペクトルとして現れる。最も驚くべきは、ランダウ準位の縮退度が温度上昇とともに4重から12重へ変化することだ。これは非結合な2枚の単層では説明のしようがない。大角度ねじれグラフェンは、通常のモアレの枠組みの外で準周期対称性が低エネルギー電子状態を作り替えるプラットフォームとなる。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載（Editors' Suggestion選出）。

🇯🇵 日本語で読む

The Edelstein effect — an in-plane current generating a net spin polarization — is a workhorse of spintronics, but it requires broken inversion symmetry and produces a single, global magnetization. A team led by Binchang Zhou, Pan Zhou and Lizhong Sun introduces its layer-resolved sibling.

The layer Edelstein effect (LEE) is defined by layer-resolved spin magnetizations with opposite components on the top and bottom layers of a bilayer, driven by an in-plane charge current and tunable by an external electric field. It is the real-space counterpart of the layer Hall effect. Working from a minimal bilayer k·p theory and a general stacking framework, the authors derive a model-independent symmetry criterion showing the LEE is generically allowed in a broad class of nonmagnetic bilayer stackings — no magnetism required. It comes in two flavours: components mandated outright by symmetry, and components switched on when an electric field lowers the symmetry. First-principles calculations on stacked bilayer MoSSe, MoTe₂ and WTe₂ confirm the prediction and suggest it is experimentally within reach, offering a unified route to electrically generating and manipulating layer-resolved spin polarization. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026.

エーデルシュタイン効果——面内電流が正味のスピン偏極を生む現象——はスピントロニクスの主力ツールだが、空間反転対称性の破れを必要とし、生じるのは単一の全体的な磁化である。Binchang Zhou・Pan Zhou・Lizhong Sunらのチームは、その「層分解版」を提唱した。

層エーデルシュタイン効果（LEE）とは、2層系に面内電荷電流を流したときに上層と下層で逆向きの成分を持つ層分解スピン磁化が現れる現象で、外部電場で制御できる。層ホール効果の実空間版にあたる。著者らは最小限の2層 k·p 理論と一般的な積層の枠組みから出発し、模型に依存しない対称性の判定条件を導出。LEEが幅広い非磁性2層積層系で一般的に許されることを示した——磁性は不要なのである。現れ方は2通り。対称性が直接要請する成分と、電場が対称性を下げたときに初めて活性化する成分だ。積層2層MoSSe・MoTe₂・WTe₂の第一原理計算が予言を裏付け、実験的にも手が届くことを示唆する。層分解スピン偏極を電気的に生成・操作するための統一的な指針となる。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Magnetic skyrmions are nanoscale swirls of spin with two dynamical degrees of freedom: the centre of mass, and the helicity — the internal twist angle. In conventional ferromagnets these are locked together, so the helicity is fixed once the skyrmion Hall angle is known.

Yang Liu, Zhejunyu Jin, Jie Liu and Peng Yan show that in frustrated d-wave altermagnets — the newly recognized third class of magnetic order, with nonrelativistic momentum-dependent spin splitting — that lock is broken. Under a driving current, the skyrmion helicity is not tied to the Hall angle; instead it rotates unidirectionally with a global angular velocity proportional to the square of the current density. The rotation rate is strongly anisotropic, depending on the direction the current flows. They further find helicity oscillation in the terahertz regime, where nonlinear mixing between fast and slow modes generates a comblike spectrum — a magnon frequency comb. Full atomistic spin-dynamics simulations confirm the analytics. Frustrated altermagnets thus become a promising platform for skyrmionics and terahertz technology. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026.

磁気スキルミオンはナノスケールのスピンの渦で、2つの動的自由度を持つ。重心位置と、内部のねじれ角であるヘリシティだ。通常の強磁性体では両者は固定的に結びついており、スキルミオンホール角が決まればヘリシティも決まる。

Yang Liu・Zhejunyu Jin・Jie Liu・Peng Yanは、フラストレートしたd波アルターマグネット——非相対論的な運動量依存スピン分裂を持つ、新たに認識された第三の磁気秩序——ではこの固定が破れることを示した。駆動電流下でスキルミオンのヘリシティはホール角に拘束されず、代わりに電流密度の2乗に比例する角速度で一方向に回転し続ける。回転速度は電流の流れる向きに強く依存し、大きな異方性を示す。さらにテラヘルツ帯でのヘリシティ振動を見出した。速いモードと遅いモードの非線形混合がコム状のスペクトル——マグノン周波数コム——を生成するのである。原子論的スピンダイナミクスの完全シミュレーションが解析結果を裏付けた。フラストレートしたアルターマグネットは、スキルミオニクスとテラヘルツ技術の有望な舞台となる。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

The electronic heat capacity of a bulk metal or semiconductor is a textbook quantity. In nanoparticles it deviates strongly from bulk behaviour, which matters for laser processing, thermal management and nanoscale energy conversion — but pinning down why requires resolving contributions atom by atom, which is computationally brutal.

A. Aryanpour and Ali Sadeghi combine ab initio calculations with a machine-learned local density of states, exploiting the extensivity of heat capacity to build a framework that resolves individual atomic contributions in silicon nanoparticles from 1 to 100 nm. The result is a clean physical picture: the atomic heat capacity increases by up to an order of magnitude for undercoordinated surface atoms, and a surface layer only 3–4 Ångström thick — whose thickness is independent of structural order and cluster size — carries a distinct electronic density of states and comes to dominate the total electronic heat capacity as the particle shrinks. That same surface layer governs the nonlinear temperature dependence. The work bridges atomic-scale electronic structure and nanoscale thermal behaviour; extending it to vibrational contributions remains open. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026.

バルクの金属や半導体の電子比熱は教科書的な量だ。ところがナノ粒子ではバルクの振る舞いから大きくずれる。これはレーザー加工、熱マネジメント、ナノスケールのエネルギー変換にとって重要な問題だが、なぜずれるのかを突き止めるには原子1個ずつの寄与を分解する必要があり、計算負荷が過酷だった。

A. Aryanpour・Ali Sadeghiは第一原理計算と機械学習した局所状態密度を組み合わせ、比熱の示量性を利用することで、直径1〜100nmのシリコンナノ粒子について原子ごとの寄与を分解する枠組みを構築した。得られた描像は明快である。配位数の足りない表面原子では原子あたり比熱が最大1桁増大し、厚さわずか3〜4Åの表面層——その厚さは構造秩序にもクラスターサイズにも依存しない——が独特の電子状態密度を持ち、粒子が小さくなるにつれて電子比熱全体を支配するようになる。非線形な温度依存性も、この同じ表面層が支配していた。原子スケールの電子構造とナノスケールの熱現象を橋渡しする成果で、振動（フォノン）寄与への拡張は今後の課題として残されている。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Why do some two-note intervals sound consonant and others dissonant? The question has occupied physicists and music theorists since Pythagoras, and explanations have ranged from simple frequency ratios to beating between overtones to learned cultural convention. Modern accounts tend to place the effect in the cortex.

Florian Gomez and Ruedi Stoop argue that a large part of it happens much earlier — in the ear itself. Modelling the network of activated cochlear amplifiers as coupled nonlinear oscillators, they show that nonlinear sound processing produces a close correlate of the psychoacoustic consonance–dissonance judgement, matching behavioural data as well as the best phenomenological approach. The mechanism they identify is combination-tone avalanches triggered from the coupled oscillators, paired with biological parsimony in how much information the system bothers to encode. The broader claim is methodological: behavioural phenomena routinely attributed to “the cortex” may in fact originate in the nonlinear physics of the sensors themselves. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026.

なぜある2音の音程は協和して聞こえ、別の音程は不協和に聞こえるのか。ピタゴラス以来、物理学者と音楽理論家を悩ませてきた問いだ。説明は単純な周波数比、倍音どうしのうなり、学習された文化的慣習まで多岐にわたる。現代的な解釈は、この効果を大脳皮質に帰する傾向が強い。

Florian Gomez・Ruedi Stoopは、その大部分がもっと手前——耳そのもの——で起きていると主張する。活性化した蝸牛アンプの網目を結合非線形振動子としてモデル化すると、非線形な音処理が心理音響学的な協和・不協和判断のよい相関量を生み、行動データを既存最良の現象論的手法と同等の精度で再現することを示した。彼らが同定した機構は、結合振動子から引き起こされる結合音のアバランシェと、システムがどれだけの情報を符号化するかにおける生物学的な倹約性の組み合わせである。より広い主張は方法論的だ。「大脳皮質のはたらき」として片づけられてきた行動現象の多くは、実はセンサー自身の非線形物理に起源を持つのかもしれない。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

The dynamical structure factor is what neutron and light scattering experiments actually measure: the full space- and time-resolved density correlation of a many-body system. For strongly correlated quantum systems it is almost never known exactly.

Oleksandr Gamayun and Miłosz Panfil obtain an exact analytic expression for the dynamical structure factor of a one-dimensional quantum gas of hard rods, valid for an arbitrary many-body state — with finite-temperature states and the ground state as the important special cases. They verify that it satisfies the f-sum rule and detailed balance, and reveal a hidden fermionic structure behind the correlator. The most striking result is in the static limit, where the answer can be written in terms of universal functions that, at zero temperature, coincide with the level-spacing distribution of the Gaussian unitary ensemble — the same random-matrix statistics that appear in quantum chaos and in the Riemann zeta zeros. The Letter provides a full, exact characterization of a dynamic correlation function in a strongly correlated interacting many-body system, and captures edge singularities and diffusive long-time behaviour along the way. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026 (Editors’ Suggestion).

動的構造因子は、中性子散乱や光散乱の実験が実際に測っている量である。多体系の密度相関を空間・時間の両方で分解したものだ。強相関量子系では、これが厳密に分かっていることはほとんどない。

Oleksandr Gamayun・Miłosz Panfilは、1次元の硬い棒（hard rods）量子気体の動的構造因子に対する厳密な解析式を得た。しかも任意の多体状態で有効で、有限温度状態と基底状態は重要な特殊例として含まれる。得られた式が f-総和則と詳細釣り合いを満たすことを確認し、相関関数の背後に隠れたフェルミオン的構造を明らかにした。最も印象的なのは静的極限での結果だ。答えは普遍関数で書け、絶対零度ではそれがガウス型ユニタリアンサンブル（GUE）の準位間隔分布と一致する——量子カオスやリーマンゼータ関数の零点分布に現れるのと同じランダム行列統計である。強相関相互作用多体系における動的相関関数の完全かつ厳密な特徴づけを与え、端特異性や長時間での拡散的振る舞いも同時に捉えている。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載（Editors' Suggestion選出）。

🇯🇵 日本語で読む

An electron in a molecule has no fixed position; quantum mechanics describes it by a wavefunction, and inside molecules these are the molecular orbitals whose shapes determine how a molecule absorbs light, interacts with its surroundings and reacts. Capturing the complete three-dimensional wavefunction would be enormously useful — and has been an enormous experimental problem.

An interdisciplinary group at the University of Göttingen has now imaged the 3D wavefunction of a nanometre-sized organic molecule. As Stefan Mathias notes, the wavefunction cannot be observed directly, so the team used photoemission orbital tomography — measuring the momentum of emitted electrons, which yields one half of the wavefunction — and reconstructed the missing half computationally. Two advances made it practical, explains co-lead Matthijs Jansen: the algorithm was redesigned from the ground up so that reliable 3D images need far less experimental data, and the experiment runs on a lab-based soft-X-ray source delivering ultrashort pulses rather than a synchrotron. The reconstruction of PTCDA’s highest occupied molecular orbital resolved features smaller than the spacing between carbon atoms. First author Wiebke Bennecke notes the next step: stroboscopic videography of wavefunctions changing with femtosecond resolution. Published in Nature Communications on 19 June 2026.

分子の中の電子には決まった居場所がない。量子力学はそれを波動関数で記述し、分子内でのそれが分子軌道である。その形は、分子がどう光を吸収し、周囲とどう相互作用し、どう反応するかを決めている。完全な3次元波動関数を捉えられれば計り知れない価値があるが、実験的には巨大な難問だった。

ゲッティンゲン大学の学際チームが今回、ナノメートルサイズの有機分子の3次元波動関数の撮像に成功した。Stefan Mathias教授が指摘するように波動関数は直接観測できないため、チームは光電子軌道トモグラフィーを用いた。放出電子の運動量を測ることで波動関数の「半分」が得られ、残り半分を計算で再構成するのである。実用化を可能にしたのは2つの進歩だと共同主導のMatthijs Jansen博士は説明する。計算アルゴリズムを一から設計し直し、はるかに少ない実験データで信頼できる3D画像が得られるようにしたこと。そして実験を放射光施設ではなく超短パルスを出す研究室規模の軟X線光源で動かしたことだ。赤色染料の原料としても使われるPTCDA分子の最高被占軌道の再構成では、炭素原子間の間隔より細かい構造まで分解された。筆頭著者のWiebke Bennecke博士は次の一手として、フェムト秒分解能で波動関数の変化を追うストロボ動画撮影を挙げている。Nature Communications 2026年6月19日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Axion haloscopes use the strongest magnets humans can build to convert axions into detectable photons — but even the best of them operate over a small volume. Atsushi Taruya (Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University) with Kōta Nomura (Kyoto University), Atsushi Nishizawa (Hiroshima University) and Yoshiaki Himemoto (Nihon University) asked whether the planet could do better: “We asked ourselves whether we could use the Earth itself as a giant detector,” he says. The Earth–ionosphere cavity is a natural resonator — best known for the lightning-driven Schumann resonances — and it amplifies electromagnetic waves right in the frequency band of interest.

For axions and dark photons roughly 19 to 21 orders of magnitude lighter than an electron, the surrounding halo behaves less like specks of matter than a faint, continuously oscillating field. Earlier models were reliable only below 1 Hz; the team built a framework including the atmosphere’s varying electrical conductivity, which predicts a strong boost near 8 Hz and reliable predictions up to about 30 Hz. The model also separates the two candidates: an axion signal needs Earth’s magnetic field, so its strength and direction vary with location (Southeast Asia is most sensitive), while a dark-photon signal should look the same worldwide. Applying this to 2012–2022 geomagnetic data from the British Geological Survey’s Eskdalemuir Observatory, they found no axion, but tightened the ground-based bound on the axion–photon coupling by about a factor of 100 over the previous best terrestrial result — competitive with Chandra and NuSTAR X-ray limits, without those limits’ astrophysical assumptions. The dark-photon search turned up several persistent candidate signals that instrumental or environmental effects may yet explain; multi-site observations will decide.

アクシオン・ハロスコープは人類が作れる最強の磁石でアクシオンを検出可能な光子へ変換する装置だが、最高性能のものでも動作領域は小さな体積に限られる。京都大学基礎物理学研究所の樽家篤史准教授、同大学理学研究科の野村皇太特定研究員、広島大学の西澤篤志准教授、日本大学生産工学部の姫本宣朗教授らは、地球のほうが上をいくのではないかと考えた。「地球そのものを巨大な検出器として使えないか、と自問しました」と樽家は語る。地球・電離圏空洞は天然の共振器であり——雷が励起するシューマン共振でよく知られる——まさに探索したい周波数帯で電磁波を増幅してくれるのだ。

電子より約19〜21桁も軽いアクシオンやダークフォトンの場合、地球を取り巻くハローは粒々の物質というより、かすかに揺れ続ける「場」としてふるまう。従来のモデルは1Hz以下でしか信頼できなかったが、チームは大気の電気伝導度の変化を取り込んだ枠組みを構築し、8Hz付近で信号が大きく増幅されること、そして約30Hzまでの信頼できる予測が可能になることを示した。このモデルは2つの候補粒子を区別する手立ても与える。アクシオン信号は地球磁場を必要とするため強度と方向が観測地点で変わる（東南アジアが最も高感度）のに対し、ダークフォトン信号は世界中でほぼ一様になるはずだ。これを英国地質調査所エスクデールミュア観測所の2012〜2022年の地磁気データに適用したところ、アクシオンは見つからなかったものの、アクシオン・光子結合に対する地上実験の制限を従来最良比で約100倍厳しくした。これはChandraやNuSTARによるX線観測の制限に匹敵しつつ、それらが必要とする遠方天体の環境仮定を要しない。ダークフォトン探索では持続的な候補信号がいくつか見つかったが、装置由来や環境由来の効果で説明できる可能性も残る。複数地点での観測が決着をつけるだろう。

🇯🇵 日本語で読む

Light can push a material into a hidden state — a configuration with properties unlike anything reachable by heating or cooling. Such photoinduced states are attractive for optical control of materials, but the earliest moments of their formation unfold on the femtosecond timescale, which has kept the actual pathway hidden in its own right.

A team led by Assistant Professor Tadahiko Ishikawa (Institute of Science Tokyo), with then-doctoral student Samiran Banu (now at RIKEN) and collaborators at Tohoku University and Nagoya Institute of Technology, applied 6-femtosecond time-resolved reflection spectroscopy plus model calculations to a donor–acceptor type metal–organic framework (MOF). The Tohoku side was led by Hitoshi Miyasaka (Institute for Materials Research) and Shinichiro Iwai (Graduate School of Science), with Akira Takahashi at Nagoya Institute of Technology. Transient spectra show an additional absorption band developing on a 30 fs timescale, marking the ultrafast birth of the photoinduced hidden state, and time–frequency analysis captures spectral-weight transfer between phonons. “We found that the photoinduced hidden state forms within 30 fs through a previously unknown intermediate electronic state,” Ishikawa says; the paper identifies a bond-order wave — a spatially periodic modulation of the electronic bonding strength between neighbouring sites — as the driver, with the photoinduced state forming afterwards together with a lattice modulation. The press release adds that this state may be a polar state with broken inversion symmetry, which would open a route to ferroelectric-like functionality. As Ishikawa puts it, revealing intermediate states should help design materials that can be efficiently controlled by light. Published in Physical Review Letters, 22 July 2026.

光は物質を隠れた状態（hidden state）へ押し込むことができる。加熱や冷却では決して到達できない性質を持つ状態だ。こうした光誘起状態は物質の光制御にとって魅力的だが、その形成の最初期はフェムト秒スケールで進むため、経路そのものが文字どおり「隠れた」ままだった。

石川忠彦助教（東京科学大学 理学院化学系）を中心に、当時博士課程学生だったSamiran Banu（現・理化学研究所特別研究員）、および東北大学・名古屋工業大学の研究者からなるチームは、ドナー・アクセプター型の金属有機構造体（MOF）に対し、6フェムト秒の超短パルス光による時間分解反射分光とモデル計算を適用した。東北大学側は金属材料研究所の宮坂等教授と大学院理学研究科の岩井伸一郎教授、名古屋工業大学は物理工学類の高橋聡教授が加わった。過渡スペクトルには30フェムト秒の時間スケールで新たな吸収帯が立ち上がり、これが光誘起隠れ状態の超高速な誕生を示す。時間–周波数解析はフォノン間のスペクトル重みの移動も捉えた。「光誘起隠れ状態が、これまで知られていなかった中間電子状態を経て30フェムト秒以内に形成されることを見出しました」と石川助教。論文は駆動源として結合秩序波（bond-order wave、隣り合うサイト間の電子的結合の強さが空間的に規則正しく変化した状態）を同定しており、その後に格子変調を伴って光誘起状態が形成される、という描像を示した。プレスリリースはさらに、この光誘起状態が反転対称性の破れを伴う極性状態である可能性にも触れている。強誘電性のような機能につながりうる点だ。中間状態を明らかにすることは、光で効率よく制御できる材料の設計につながる、というのが研究チームの見立てである。Physical Review Letters 2026年7月22日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Topological quantum computation stores information in the fusion space of non-Abelian anyons, where braiding — moving one quasiparticle around another — implements logical gates that are geometrically protected from local noise. The catch has been that for the simplest non-Abelian topological orders, braiding alone cannot reach universality: some gates are simply unreachable.

A collaboration spanning the University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering, Harvard, Stony Brook and Quantinuum closes that gap by treating anyon fusion — merging anyons and measuring their collective charge — as a computational primitive in its own right, implementing a proposal made by Carlos Mochon in 2003. On Quantinuum’s H2 trapped-ion processor they prepare a 54-qubit topologically ordered wavefunction for S₃, the smallest non-Abelian group, then combine braiding with charge measurement and fusion to realize a complete universal gate set. The demonstration also shows that non-Abelian anyons can prepare a logical magic state directly through topological operations, suggesting a path to fault tolerance with far less reliance on resource-hungry magic-state distillation. Published in Nature 655, 591–597 (15 July 2026).

トポロジカル量子計算は、非可換エニオンの融合空間に情報を蓄える。編み込み（ブレイディング）——ある準粒子を別の準粒子の周りに移動させること——が、局所ノイズから幾何学的に保護された論理ゲートを実装するのだ。難点は、最も単純な非可換トポロジカル秩序では編み込みだけでは万能性に到達できないことだった。どうしても届かないゲートが残る。

シカゴ大学プリツカー分子工学院・ハーバード大学・ストーニーブルック大学・Quantinuumにまたがる共同研究がこの穴を埋めた。エニオンの融合——エニオンを合体させて集団電荷を測定する操作——を、それ自体独立した計算プリミティブとして扱ったのである。2003年にCarlos Mochonが提案していたアイデアの実装だ。QuantinuumのH2捕捉イオンプロセッサ上で、最小の非可換群であるS₃に対応するトポロジカル秩序波動関数を54量子ビットで用意し、編み込みと電荷測定・融合を組み合わせることで完全な万能ゲートセットを実現した。さらに、非可換エニオンがトポロジカル操作だけで論理的なマジック状態を直接生成できることも示された。資源を大量に食うマジック状態蒸留への依存を大幅に減らした誤り耐性量子計算への道筋を示唆する。Nature 655巻591–597頁（2026年7月15日付）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Quark–gluon plasma (QGP) forms at temperatures over 100,000 times hotter than the Sun’s centre, where protons and neutrons dissolve into their constituent quarks and gluons. It filled the universe for the first millionths of a second after the Big Bang, and physicists recreate it by smashing heavy nuclei such as lead. Small systems were long assumed to be too small.

One year after the LHC’s first-ever oxygen run, all four main collaborations — ALICE, ATLAS, CMS and LHCb — have each reported signs of QGP in oxygen–oxygen and neon–neon collisions. The key evidence is parton energy loss: fast quarks and gluons shedding energy in the hot medium. ATLAS sees it as an imbalance between pairs of jets, stronger in more central collisions where a larger plasma volume means greater loss, with a matching pattern for charged particles recoiling against photons. CMS observes suppressed charged-particle production relative to proton–proton collisions. LHCb finds that suppression of charm-plus-light-quark hadrons grows in the heavier neon system, as expected if QGP volume scales with collision size. ALICE reports anisotropic flow with three-quark baryons emitted more strongly in a preferred direction than two-quark mesons. Together the four results push the frontier of “how small can a droplet of early-universe matter be” considerably further down.

クォーク・グルーオン・プラズマ（QGP）は太陽中心の10万倍を超える温度で生じ、陽子や中性子が構成要素であるクォークとグルーオンへと溶けた状態だ。ビッグバンから最初の100万分の1秒間、宇宙を満たしていたと考えられている。物理学者は鉛のような重い原子核を衝突させてこれを再現してきた。小さな衝突系は長らく「小さすぎる」と見なされていた。

LHC史上初の酸素運転から1年、主要4実験——ALICE・ATLAS・CMS・LHCb——がそろって、酸素・酸素衝突とネオン・ネオン衝突におけるQGPの兆候を報告した。鍵となる証拠はパートンのエネルギー損失である。高速のクォークやグルーオンが高温媒質中でエネルギーを失う現象だ。ATLASはジェット対のエネルギー不均衡としてこれを検出し、プラズマ体積が大きく損失も大きくなる正面衝突ほど顕著になることを示した。光子に対して反跳する荷電粒子でも同様の傾向が見られる。CMSは陽子・陽子衝突と比べた荷電粒子生成の抑制を観測。LHCbはチャームクォークと軽いクォークからなる粒子の抑制が、より重いネオン系でいっそう顕著になることを見出した。衝突系が大きくなるほどQGPの体積が増える、という描像どおりである。ALICEは異方的フローを報告し、3クォークからなるバリオンが2クォークの中間子より強く特定方向へ放出されることを示した。4つの結果を合わせると、「初期宇宙の物質の雫はどこまで小さくできるか」というフロンティアが大きく押し下げられたことになる。

🇯🇵 日本語で読む

Symmetry constrains what quantum operations are allowed, and time-translation symmetry is the one tied to energy conservation and to how well a system can keep time. The resource theory of asymmetry formalizes this, and is well developed for discrete-variable (qubit-like) systems. Continuous-variable systems — the natural language of quantum optics — have lagged behind.

Xueyuan Hu, Lea Lautenbacher, Giovanni Spaventa, Martin B. Plenio, Nelly H. Y. Ng and Jeongrak Son close the gap with a rigorous classification of Gaussian covariant operations — Gaussian quantum operations covariant under time translations. The surprise is how much fails to carry over: in the Gaussian optical setting, discrepancies appear between physical and thermodynamic implementation, in the extensivity of asymmetry, and in catalytic advantages — all results taken for granted in the discrete-variable case. Their toolkit includes a peculiar pair of asymmetry measures that are completely nonextensive. The wider moral is that real-world settings with several simultaneous constraints (symmetry, Gaussianity, thermodynamics) have structure that examining each constraint separately simply cannot reveal. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026.

対称性は、どんな量子操作が許されるかを制約する。中でも時間並進対称性はエネルギー保存則と、系がどれだけ正確に時を刻めるかに直結する。これを定式化するのが非対称性の資源理論で、離散変数（量子ビット的）系についてはよく整備されている。ところが量子光学の自然な言語である連続変数系については後れを取っていた。

Xueyuan Hu・Lea Lautenbacher・Giovanni Spaventa・Martin B. Plenio・Nelly H. Y. Ng・Jeongrak Sonは、時間並進の下で共変なガウス共変操作の厳密な分類を与えてこの空白を埋めた。驚くべきは、離散変数系の結果がどれほど引き継がれないかである。ガウス光学系では、物理的実装と熱力学的実装のあいだにずれが生じ、非対称性の示量性が成り立たず、触媒的優位性も破れる——いずれも離散変数系では当然視されてきた性質だ。彼らの道具立てには、完全に非示量的という奇妙な性質を持つ2つの非対称性尺度が含まれる。より一般的な教訓はこうだ。対称性・ガウス性・熱力学といった複数の制約が同時にかかる現実的な状況には、個々の制約を別々に調べていては見えてこない豊かな構造がある。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

In cavity quantum electrodynamics, a photon that leaves the cavity can be counted as lost or counted as work — reused as a power source. Both bookkeeping conventions define valid thermodynamic frameworks, and the choice has usually been treated as a matter of accounting taste rather than physics.

Marcelo Janovitch, Sander Stammbach, Matteo Brunelli and Patrick P. Potts (University of Basel) show it is not. They formulate a rigorous semiclassical limit of cavity QED and find that the resulting thermodynamic description can differ qualitatively from that of the fully quantized model. The sharpest diagnostic is the thermodynamic uncertainty relation, which bounds how precise a current can be for a given entropy production, and whose violations are a hallmark of quantum behaviour: in the semiclassical limit, those violations are recovered by only one of the two frameworks — the one that treats part of the photon flux as a power source. The authors illustrate the result in a three-level system coupled to a driven cavity. The message is that the bookkeeping convention encodes real physical assumptions about what the light field is doing. Published in Physical Review Letters, 11 August 2026.

空洞量子電磁力学（キャビティQED）では、共振器から出ていった光子を損失として数えることも、仕事として数える——動力源として再利用されたとみなす——こともできる。どちらの記帳方式も妥当な熱力学的枠組みを定義するため、この選択は物理というより会計上の趣味の問題として扱われてきた。

Marcelo Janovitch・Sander Stammbach・Matteo Brunelli・Patrick P. Potts（バーゼル大学）は、そうではないことを示した。キャビティQEDの厳密な半古典極限を構成すると、得られる熱力学的記述は完全量子化模型のそれと質的に異なりうるのである。最も鋭い判別材料は熱力学的不確定性関係だ。与えられたエントロピー生成のもとで電流などのカレントがどこまで精密になれるかを制限する関係で、その破れは量子的振る舞いの指標とされる。半古典極限では、この破れが2つの枠組みのうち一方でのみ回復される——光子束の一部を動力源として扱う枠組みだ。著者らは駆動された共振器に結合した3準位系でこの結果を例示している。記帳方式の選択は、光の場が何をしているのかについての実在の物理的仮定を暗黙に含んでいる、というのが教訓である。Physical Review Letters 2026年8月11日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Electric dipole moments (EDMs) are among the sharpest probes of physics beyond the Standard Model. A permanent EDM along a particle’s spin axis violates both parity and time-reversal symmetry, and hence — via the CPT theorem — CP symmetry, the very ingredient needed in excess to explain why the universe contains matter rather than equal parts matter and antimatter. The Standard Model predicts a muon EDM far too small to see, so any detection would be unambiguous new physics.

A year after delivering its final measurement of the muon’s magnetic anomaly, the Muon g-2 collaboration at Fermilab has turned the same apparatus to the EDM. The storage ring — the 50-foot superconducting magnet shipped from Brookhaven in 2013 — is tuned for the magnetic moment, but it retains incidental EDM sensitivity: an EDM would tilt the muon spin’s precession plane, producing an up-down asymmetry in where decay positrons emerge. Two straw-tube trackers comprising 32 layers of aluminium-coated Mylar straws measure the average vertical decay angle that encodes this tilt. Using 2019–2020 data — only 25% of the full dataset, yet already far more muons than Brookhaven ever collected — the collaboration reports d_μ = (−0.35 ± 0.19_stat ± 0.34_sys) × 10⁻¹⁹ e·cm, consistent with zero, setting a direct limit of |d_μ| < 1.10 × 10⁻¹⁹ e·cm at 95% confidence. This is the most sensitive direct muon-EDM search ever performed and only the third worldwide in 50 years. It also fixes the reference point that the next-generation dedicated experiments now under construction in Japan (J-PARC) and Switzerland (PSI) must beat. Announced 12 August 2026; preprint arXiv:2608.11124.

電気双極子能率（EDM）は、標準模型を超える物理を探る最も鋭い道具の一つだ。粒子のスピン軸方向に恒久的なEDMが存在すれば、パリティ対称性と時間反転対称性がともに破れ、CPT定理を通じてCP対称性も破れる。これは宇宙が反物質ではなく物質でできている理由を説明するのに、標準模型が持つ量では全く足りない要素そのものである。標準模型が予言するミューオンEDMは観測不可能なほど小さいため、検出できれば新物理の紛れもない証拠になる。

ミューオン異常磁気能率の最終結果発表から1年、フェルミ国立加速器研究所のMuon g-2国際共同実験は同じ装置をEDM探索に振り向けた。2013年にブルックヘブンから運ばれてきた直径50フィートの超伝導蓄積リングは磁気能率測定に最適化されているが、副産物としてEDM感度も持つ。EDMがあればミューオンのスピン歳差運動の面が傾き、崩壊陽電子の出射方向に上下非対称が現れるのだ。計32層のアルミ蒸着マイラーストローからなるストロー飛跡検出器2台が、この傾きを表す平均鉛直崩壊角を測定する。2019〜2020年のデータ——全データのわずか25%だが、それでもブルックヘブンが集めた統計をはるかに上回る——を用い、共同実験はd_μ = (−0.35 ± 0.19_stat ± 0.34_sys) × 10⁻¹⁹ e·cmという結果を報告した。ゼロと矛盾せず、直接制限は|d_μ| < 1.10 × 10⁻¹⁹ e·cm（95%信頼度）となる。史上最も感度の高いミューオンEDM直接探索であり、この50年で世界3例目でもある。同時に、日本（J-PARC）とスイス（PSI）で建設が進む次世代の専用実験が超えるべき基準値を定めた。2026年8月12日発表、プレプリントarXiv:2608.11124。

🇯🇵 日本語で読む

When an energetic quark or gluon plows through the quark-gluon plasma produced in a heavy-ion collision, it does not simply lose energy — it dumps energy and momentum into the medium, which responds. Hydrodynamics predicts that the medium’s reaction has two parts: a Mach cone of excess particles, and behind it a diffusion wake, a region depleted of particles on the side opposite the jet’s direction of travel. The depletion is the harder half to see, because ordinary background dwarfs it.

The CMS Collaboration now reports firm establishment of the diffusion wake. Rather than looking at a single jet, they used dijets — back-to-back jet pairs — and compared dijet-hadron correlations in lead-lead against proton-proton collisions at √s_NN = 5.02 TeV. The key move was to sort events by the pseudorapidity separation of the two jets: as the dijet axis tilts away from the transverse plane, the wake shifts with it in a characteristic way that background does not mimic. The depletion signal reaches a significance greater than 5 standard deviations for charged particles with transverse momenta between 1 and 2 GeV. Comparison with models that do and do not include jet-wake effects provides direct new constraints on how the plasma transports the energy a jet deposits in it. Published in Physical Review Letters 137, 071902 (13 August 2026), featured in Physics.

高エネルギーのクォークやグルーオンが重イオン衝突で生まれたクォーク・グルーオン・プラズマを突き進むとき、単にエネルギーを失うだけではない。エネルギーと運動量を媒質の中に注ぎ込み、媒質はそれに応答する。流体力学の予言によれば、媒質の応答は2つの部分からなる。粒子が過剰になるマッハ円錐と、その背後でジェットの進行方向とは反対側に生じる、粒子が欠乏した領域——拡散航跡（diffusion wake）である。欠乏のほうが観測は難しい。通常の背景事象に埋もれてしまうからだ。

CMS国際共同実験は今回、この拡散航跡を確立した。単一ジェットではなくダイジェット（背中合わせのジェット対）に着目し、√s_NN = 5.02 TeVの鉛・鉛衝突と陽子・陽子衝突でダイジェット・ハドロン相関を比較したのである。鍵となったのは、事象を2本のジェットの擬ラピディティ間隔で分類したこと。ダイジェット軸が横平面から傾くにつれて航跡も特徴的にずれ、背景事象では真似できない振る舞いを示す。横運動量1〜2 GeVの荷電粒子について、欠乏信号は5標準偏差を超える有意度に達した。ジェット航跡効果を含むモデルと含まないモデルとの比較により、プラズマがジェットの落としたエネルギーをどう輸送するかに新たな直接的制約が与えられた。Physical Review Letters 137, 071902（2026年8月13日）掲載、Physics誌でも特集。

🇯🇵 日本語で読む

The Moon has no atmosphere, no weather and no plate tectonics, so its surface layer — the regolith — is one of the best archives in the solar system of what has rained down on it. Live iron-60, a radioisotope forged in supernovae, has already been found in Apollo cores, recording nearby stellar explosions within the last few million years. But the archive is not a tidy stack of layers: crater-forming impacts constantly churn the soil, a process planetary scientists call gardening. Reading the timeline requires knowing how the churning works.

Emily S. Costello, John Ellis, Brian D. Fields, Rebecca Surman and Xilu Wang present a unified stochastic model that treats gardening as a competition between impact-driven advection (bulk downward or upward transport) and diffusion (random mixing). The model reproduces the maturity profiles of Apollo cores across more than two orders of magnitude in time, from 1.4×10⁷ to 4.5×10⁸ years, and describes the measured depth profiles of live ⁶⁰Fe well — implying that supernova dust capture does not depend on the local abundance of native iron, and that the influx was uniform across the latitudes of the Apollo landing sites. Extending the model, the authors predict lunar depth profiles for r-process isotopes that may come from supernovae or kilonovae: ²⁴⁴Pu (linked to terrestrial detections), ¹²⁹I, ¹⁸²Hf and ²⁴⁷Cm. Crucially, the ²⁴⁴Pu/⁶⁰Fe depth profile can discriminate between the possible origins of ²⁴⁴Pu — which makes it worth digging: they argue Artemis sampling should reach depths of order 100 cm. Published in Physical Review Letters 137, 071005 (14 August 2026), featured in Physics.

月には大気も天候もプレートテクトニクスもない。だから表層のレゴリス（月土壌）は、そこに降り注いだものの記録として太陽系屈指のアーカイブになる。超新星でつくられる放射性同位体鉄60は、すでにアポロ計画のコア試料から生きた状態で見つかっており、数百万年以内の近傍星の爆発を記録している。しかしこのアーカイブは整然と積み重なった地層ではない。クレーターをつくる衝突が絶えず土をかき混ぜているからで、惑星科学ではこれをガーデニング（gardening）と呼ぶ。年代を読み解くには、かき混ぜの仕組みを知らねばならない。

Emily S. Costello・John Ellis・Brian D. Fields・Rebecca Surman・Xilu Wangは、ガーデニングを衝突駆動の移流（全体としての上下輸送）と拡散（ランダムな混合）の競合として扱う統一的な確率モデルを提示した。このモデルは1.4×10⁷年から4.5×10⁸年まで2桁以上にわたるアポロ・コアの成熟度プロファイルを再現し、生きた⁶⁰Feの実測深さ分布もよく記述する。ここから、超新星ダストの捕獲は月土壌に元々含まれる鉄の量に依存せず、アポロ着陸地点の緯度帯では流入が一様だったと結論される。さらにモデルを拡張し、超新星やキロノヴァ起源と考えられるr過程核種——地球でも検出例のある²⁴⁴Pu、¹²⁹I、¹⁸²Hf、²⁴⁷Cm——の月面での深さ分布を予言した。重要なのは²⁴⁴Pu/⁶⁰Feの深さプロファイルが²⁴⁴Puの起源を判別できる点で、著者らはアルテミス計画の試料採取は深さ1m級まで掘るべきだと主張している。Physical Review Letters 137, 071005（2026年8月14日）掲載、Physics誌特集。

🇯🇵 日本語で読む

The electromagnetic coupling α is not a constant: it runs with energy, growing from about 1/137 at low energy to roughly 1/128 at the Z boson mass. Predicting the running requires knowing the hadronic contribution Δα⁽⁵⁾_had(M_Z²), which comes from quark loops in a regime where perturbation theory fails. Conventionally it is estimated from measured e⁺e⁻ → hadrons cross sections. That number is one of the main limiting inputs to global electroweak fits — and hence to any indirect search for new physics.

Alessandro Conigli, Harvey B. Meyer, Hartmut Wittig and colleagues compute the hadronic running from first principles instead. Using lattice QCD in the low-energy regime, they reach permille precision for virtualities Q² ≲ 12 GeV², then bridge to high energy with perturbative QCD via the Euclidean split technique. The result, Δα⁽⁵⁾_had(M_Z²) = 0.027821(34)_lat(35)_pQCD, is more than twice as precise as recent phenomenological determinations — a total uncertainty of about 1.7 per mille (0.17%) that already meets the target set for next-generation electroweak measurements at FCC-ee. There is also a tension worth watching: at Q² ≈ 1 GeV² the lattice result departs from e⁺e⁻-based estimates by up to 7σ, echoing the data-versus-lattice discrepancy that has reshaped the muon g−2 story. Published in Physical Review Letters 137, 071901 (13 August 2026).

電磁結合定数αは定数ではない。エネルギーとともに走る（running）——低エネルギーの約1/137から、Zボソン質量では約1/128まで大きくなる。この走りを予言するにはハドロン寄与Δα⁽⁵⁾_had(M_Z²)を知る必要があるが、これはクォーク・ループから生じ、摂動論が破綻する領域が効いてくる。従来はe⁺e⁻→ハドロンの断面積測定から推定してきた。この数値は電弱精密フィット、ひいては新物理の間接探索全体の精度を律する主要な入力の一つである。

Alessandro Conigli・Harvey B. Meyer・Hartmut Wittigらは、これを第一原理から計算した。低エネルギー領域に格子QCDを用いて仮想度Q² ≲ 12 GeV²で千分の一精度を達成し、ユークリッド分割法を介して摂動QCDと接続して高エネルギーへ橋渡しする。得られたΔα⁽⁵⁾_had(M_Z²) = 0.027821(34)_lat(35)_pQCDは、最近の現象論的決定より2倍以上精密で、総合誤差0.17%（1.7パーミル）は次世代電弱精密測定FCC-eeが要求する精度をすでに満たしている。注目すべき緊張関係もある。Q² ≈ 1 GeV²では格子の結果がe⁺e⁻ベースの評価と最大7σずれるのだ。ミューオンg−2で実験データと格子計算の食い違いが物語を書き換えたのと、同じ構図が繰り返されている。Physical Review Letters 137, 071901（2026年8月13日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

The negatively charged nitrogen-vacancy (NV⁻) center — a missing carbon atom next to a substitutional nitrogen in diamond — is the workhorse of solid-state quantum sensing, prized because its spin stays coherent for milliseconds at room temperature. For two decades nothing else has come close. A candidate has been waiting in the wings: a defect labelled WAR5 when discovered in 2009, later identified as the neutral oxygen-vacancy (OV⁰) center. Since oxygen has one more electron than nitrogen, OV⁰ is isoelectronic with NV⁻ — same outer configuration, and so, in principle, the same virtues without needing to hold onto an extra charge.

Sounak Mukherjee, Nathalie P. de Leon and colleagues (Princeton University, with collaborators including Chris G. Van de Walle, Michael E. Flatté and Stephen A. Lyon) have now measured whether the promise holds. Using electron spin resonance — which works in the microwave band, where OV⁰’s spin transitions can be cleanly separated from those of other defects — they extracted the relaxation times T₁ and T₂. The numbers compare favourably with NV⁻: at room temperature T₁ is 1 millisecond for OV⁰ versus 6.7 ms for NV⁻, while at 4 K OV⁰ reaches 14.4 minutes against an average of 3.3 minutes for NV⁻. One thing is still missing: the zero-phonon line, the optical transition that makes a color center readable by laser, sits somewhere in a thicket of other optical lines and has not yet been pinned down. Find it, and diamond quantum sensing gains a second workhorse. Published in Physical Review B 114, 074105 (13 August 2026).

ダイヤモンド中の負電荷窒素空孔（NV⁻）中心——置換型窒素の隣に炭素原子が抜けた欠陥——は固体量子センシングの主役だ。室温でミリ秒級のスピンコヒーレンスを保つという稀有な性質のためである。この20年、これに肩を並べる欠陥はなかった。ただし候補は控えていた。2009年に発見されたときはWAR5と呼ばれ、のちに中性酸素空孔（OV⁰）中心と同定された欠陥だ。酸素は窒素より電子が1個多いため、OV⁰はNV⁻と等電子的——外殻配置が同じであり、原理的には余分な電荷を保持し続ける必要なしに同じ長所を持つはずである。

Sounak Mukherjee・Nathalie P. de Leonら（プリンストン大学、共同研究者にChris G. Van de Walle、Michael E. Flatté、Stephen A. Lyonら）は、この期待が実際に成り立つかを測定した。用いたのは電子スピン共鳴である。マイクロ波帯で働くため、OV⁰のスピン遷移を他の不純物欠陥の遷移からきれいに分離できる。得られた緩和時間T₁・T₂はNV⁻に見劣りしない。室温でのT₁はOV⁰が1ミリ秒、NV⁻が6.7ミリ秒。4KではOV⁰が14.4分に達し、NV⁻の平均3.3分を上回った。残る課題は一つ、ゼロフォノン線——色中心をレーザーで読み出せるようにする光学遷移——が多数の光学線に埋もれてまだ特定できていないことだ。これが見つかれば、ダイヤモンド量子センシングは第二の主役を得ることになる。Physical Review B 114, 074105（2026年8月13日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

The dark photon is one of the most-studied dark matter candidates: a hypothetical vector boson that mixes weakly with ordinary light. In the early universe, dark photons of the right mass would hit a resonance as the expanding plasma’s frequency swept past their mass, converting efficiently into ordinary photons (plasmons) and heating the plasma. Because such heating would leave traces in the cosmic microwave background and in primordial nucleosynthesis, this argument has been used to exclude broad swaths of dark photon parameter space.

Anson Hook, Junwu Huang and Mohamad Shalaby now revisit that argument and invalidate all of it. The exclusions assume the resonance transfers a substantial fraction of the dark photon energy density into the Standard Model plasma. But the conversion produces k ≈ 0 Langmuir waves in the electron-ion plasma, and once the Langmuir-wave energy approaches the plasma’s thermal energy, nonlinear effects driven by the ponderomotive force take over. Using dedicated particle-in-cell simulations, the authors show that large-amplitude k = 0 Langmuir waves excite higher-k Langmuir and ion-acoustic waves, producing strong spatial variations in density and hence in plasma frequency. These inhomogeneities destroy the resonance condition, saturating further conversion. The deposited energy is capped at roughly the thermal energy of the electrons at conversion time — orders of magnitude below any observable cosmological threshold. Consequently the constraints weaken by factors of 3000 to 10⁷ across ten orders of magnitude in dark photon mass, reopening a vast region for experimental searches. Published in Physical Review Letters 137, 071004 (13 August 2026).

ダークフォトンは最もよく研究されてきた暗黒物質候補の一つで、通常の光と弱く混合する仮説上のベクトルボソンである。初期宇宙では、膨張するプラズマの振動数がダークフォトンの質量を横切るときに共鳴が起き、通常の光子（プラズモン）へ効率よく変換されてプラズマを加熱するはずだった。この加熱は宇宙マイクロ波背景放射や原始元素合成に痕跡を残すため、この論法でダークフォトンのパラメータ空間の広大な領域が排除されてきた。

Anson Hook・Junwu Huang・Mohamad Shalabyは、この論法を再検討し全面的に無効化した。既存の排除限界は、共鳴によってダークフォトンのエネルギー密度のかなりの部分が標準模型プラズマへ移ることを前提にしている。しかし変換で生じるのは電子・イオンプラズマ中の波数k ≈ 0のラングミュア波であり、ラングミュア波のエネルギーがプラズマの熱エネルギーに近づくと、ポンデロモーティブ力に駆動された非線形効果が支配的になる。著者らは専用の粒子法（PIC）シミュレーションにより、大振幅のk = 0ラングミュア波がより高いkのラングミュア波とイオン音波を励起し、密度ひいてはプラズマ振動数に強い空間変動を生むことを示した。この不均一性が共鳴条件を壊し、それ以上の変換を飽和させる。堆積エネルギーは変換時の電子の熱エネルギー程度に頭打ちとなり、観測可能な宇宙論的閾値を何桁も下回る。結果として制限はダークフォトン質量の10桁にわたり3000〜10⁷倍も弱まり、実験探索のための広大な領域が再び開かれた。Physical Review Letters 137, 071004（2026年8月13日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Every gravitational-wave measurement rests on calibration: knowing precisely how a given strain in spacetime translates into a number coming out of the interferometer. Calibration is normally established in situ, by pushing on the mirrors with radiation pressure from auxiliary lasers and measuring the response. The residual uncertainty then propagates into every inferred source parameter. But general relativity fixes the phase and amplitude evolution of a coalescing binary’s waveform very tightly — which raises a tempting inversion: for a loud enough signal, could the astrophysical source calibrate the detector instead?

The LIGO-Virgo-KAGRA collaborations report the first informative astrophysical calibration measurements, using two exceptionally loud binary-black-hole signals: GW240925 (network signal-to-noise ratio ≈32) and GW250207 (SNR ≈69), both seen by the LIGO Hanford–LIGO Livingston–Virgo network. For GW240925 the method is validated: the Hanford calibration inferred from the signal is cross-checked against known calibration errors from in situ measurements, and they agree. GW250207 is the case where it mattered — the Hanford detector was not fully stabilized at that time, leaving elevated calibration uncertainties, so astrophysical calibration was essential to obtain accurate data and to localize the source at all. Both events, being well-localized and high-SNR, are exactly the kind that can deliver precision source properties, stringent tests of general relativity, and informative dark siren cosmology — but only if calibration is handled correctly. As detector sensitivity improves, the authors argue, astrophysical calibration will become an increasingly valuable complement to in situ methods. Published in Physical Review Letters 137, 071401 (13 August 2026).

あらゆる重力波観測は較正（キャリブレーション）の上に成り立つ。時空のひずみがどれだけの数値として干渉計から出てくるのか、正確に知る必要があるからだ。通常この較正はその場（in situ）で行われる。補助レーザーの輻射圧で鏡を押し、その応答を測るのである。残った不確かさは、推定されるすべての波源パラメータへ伝播していく。しかし一般相対性理論は、合体する連星の波形の位相と振幅の進化を非常に厳しく決めている。ここで魅力的な発想の逆転が生まれる——十分に大きな信号であれば、天体そのものが検出器を較正できるのではないか？

LIGO・Virgo・KAGRA共同実験は、意味のある天体物理較正の測定を世界で初めて報告した。用いたのは例外的に大きな2つの連星ブラックホール信号、GW240925（ネットワークSN比≈32）とGW250207（SN比≈69）で、いずれもLIGOハンフォード・LIGOリビングストン・Virgoのネットワークで捉えられた。GW240925では手法の検証が行われた。信号から推定されたハンフォードの較正を、その場測定で判明していた既知の較正誤差と突き合わせたところ、両者は一致した。真価が問われたのはGW250207のほうだ。当時ハンフォード検出器は完全には安定化しておらず較正の不確かさが増大していたため、正確なデータを得ることも、そもそも波源の位置を決めることも、天体物理較正なしには不可能だった。この2イベントは位置決定精度が高くSN比も大きく、波源の精密なパラメータ推定、一般相対性理論の厳しい検証、そしてダークサイレン宇宙論に資する類のものだが、それも較正が正しく扱われてこそである。検出器感度が向上するにつれ、天体物理較正はその場較正を補う手段として価値を増していく——著者らはそう論じている。Physical Review Letters 137, 071401（2026年8月13日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Diamond is not only a gemstone. It is the material of the capsule that holds the fuel in inertial confinement fusion, and it is believed to rain through the interiors of ice giants such as Neptune and Uranus, where carbon separates out of methane under crushing pressure. Both applications need to know where diamond melts — and the melting curve at multi-megabar pressures has remained poorly determined, with different theoretical approaches disagreeing about both the temperature and whether melting happens at all before other transformations set in.

Marius Millot, Federica Coppari, Jon H. Eggert and colleagues address this with shock compression experiments reaching 1 TPa — ten million atmospheres. Driving samples to these conditions and diagnosing the resulting states, they obtain strong evidence for shock-induced melting of diamond, locating the melting curve in a regime that had been the province of extrapolation. The result anchors equation-of-state models used both to design fusion targets, where the ablator’s behaviour under drive determines implosion symmetry, and to model the deep interiors of ice giant planets. Published in Nature Physics (13 August 2026).

ダイヤモンドは宝石であるだけではない。慣性核融合で燃料を包むペレット（アブレーター）の材料であり、また海王星や天王星のような氷惑星の内部では、メタンから炭素が分離して降り注いでいると考えられている。どちらの応用も、ダイヤモンドがどこで融けるのかを知る必要がある。ところが数メガバール領域の融解曲線は長らく確定せず、理論的手法によって温度も、そもそも他の相転移が先に起きてしまうのか否かも食い違っていた。

Marius Millot・Federica Coppari・Jon H. Eggertらは、1テラパスカル（1000万気圧）に達する衝撃圧縮実験でこの問題に挑んだ。試料をこの条件まで駆動し、生成した状態を診断することで、ダイヤモンドの衝撃誘起融解の強い証拠を得た。これまで外挿に頼るしかなかった領域で融解曲線を位置づけたことになる。この結果は状態方程式モデルの錨となる。核融合ターゲットの設計では、駆動下でのアブレーターの振る舞いが爆縮の対称性を左右するし、氷惑星深部のモデル化にも同じ知識が要る。Nature Physics（2026年8月13日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Proving that a quantum many-body system really breaks a symmetry — rather than merely appearing to in simulations — is hard, and the standard tools assume an energy gap. Gapless and frustrated systems, which is to say many of the interesting ones, fall outside those tools. The classical counterpart is well understood: Peierls’ argument shows that in two dimensions the Ising ferromagnet resists thermal fluctuations because flipping a domain costs energy proportional to its boundary.

Chao Yin and Andrew Lucas prove spontaneous symmetry breaking in suitably low-energy eigenstates of gapless, frustrated quantum systems: symmetric quantum perturbations of classical models that already break a finite group at some positive temperature. Notably the classical model need not even be local in space, provided it satisfies a quantum analogue of the Peierls condition. Their technique establishes quantum bottlenecks — something like a many-body WKB method for evaluating tunneling rates between symmetry-broken sectors. As a concrete case they establish robust ferromagnetism in the two-dimensional random-bond Ising model with sufficiently biased random couplings under a weak transverse field. The same machinery yields new proofs of metastability and of the slow decay of the false vacuum, now applicable to gapless metastable states. The authors present the work as a first step toward a rigorous classification of stable gapless quantum phases. Published in Physical Review Letters 137, 070405 (13 August 2026).

量子多体系が本当に対称性を破っているのか——数値計算でそう見えるだけではないのか——を証明するのは難しく、標準的な道具立てはエネルギーギャップの存在を前提にする。ギャップのないフラストレート系、つまり面白い系の多くは、その枠組みの外に落ちてしまう。古典系での対応物はよく理解されている。パイエルスの議論は、2次元イジング強磁性体が熱ゆらぎに耐えることを、ドメインを反転させるコストがその境界の長さに比例することから示す。

Chao Yin・Andrew Lucasは、ギャップレスでフラストレートした量子系の適当な低エネルギー固有状態において自発的対称性の破れが起きることを証明した。対象は、正の温度で有限群の対称性をすでに破る古典模型に、対称性を保つ量子摂動を加えた系である。注目すべきは、パイエルス条件の量子版さえ満たせば、古典模型が空間的に局所的である必要すらない点だ。手法の核は量子ボトルネックの構成で、対称性の破れたセクター間のトンネル率を評価する「多体WKB法」のようなものである。具体例として、十分に偏ったランダム結合と弱い横磁場のもとで2次元ランダムボンド・イジング模型の頑健な強磁性を確立した。同じ機構から準安定性と偽の真空のゆっくりした崩壊についても新しい証明が得られ、これらはギャップレスな準安定状態にも適用できる。著者らはこれを、安定なギャップレス量子相の厳密な分類に向けた第一歩と位置づけている。Physical Review Letters 137, 070405（2026年8月13日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Quantum simulation — evolving a system under a Hamiltonian on a quantum computer — usually proceeds by Trotter-Suzuki decomposition, slicing the evolution into small steps whose ordering error must be controlled. Separately, two quantities are known to govern how hard a quantum state is to simulate classically: entanglement entropy and nonstabilizerness, often called magic. The relationship between these resources and the accuracy of quantum simulation itself has been an open question.

Xiangran Zhang, Jue Xu, Qi Zhao and You Zhou establish a rigorous connection, and the sign of the effect is the surprising part. Analysing ensembles of states with fixed entanglement entropy or fixed magic, they find first that the variance of the Trotter error decreases as entanglement entropy increases — errors concentrate more tightly for entangled states. Second, the kurtosis of the error depends linearly and negatively on magic: high-magic states have lighter-tailed error distributions, and therefore a reduced probability of large deviations. The moral is a genuinely counterintuitive one. The very quantum resources that obstruct classical emulation also make quantum simulation more robust, revealing a constructive interplay between computational complexity and numerical stability. Published in Physical Review Letters 137, 070202 (13 August 2026).

量子シミュレーション——量子計算機上でハミルトニアンに従って系を時間発展させること——は通常トロッター・鈴木分解で行う。時間発展を細かく刻み、演算順序に由来する誤差を制御するのだ。一方これとは別に、量子状態を古典的にシミュレートする難しさを支配する量が2つ知られている。もつれエントロピーと、マジックとも呼ばれる非スタビライザー性である。これらの資源と、量子シミュレーション自体の精度との関係は未解決の問題だった。

Xiangran Zhang・Jue Xu・Qi Zhao・You Zhouは両者を厳密に結びつけた。そして意外なのは効果の符号である。もつれエントロピーまたはマジックを固定した状態のアンサンブルを解析すると、第一に、もつれエントロピーが増えるほどトロッター誤差の分散は小さくなる——もつれた状態ほど誤差が狭く集中するのだ。第二に、誤差の尖度はマジックに対して線形かつ負の依存性を示す。マジックの大きい状態では誤差分布の裾が軽くなり、大きな逸脱が起きる確率が下がる。教訓は真に反直観的である。古典的な模倣を阻むまさにその量子資源が、量子シミュレーションをより頑健にもする。計算複雑性と数値的安定性のあいだに、建設的な相互作用があるということだ。Physical Review Letters 137, 070202（2026年8月13日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

A quantum internet needs quantum memories inside repeater nodes, to buy time against transmission loss and lift the entanglement-distribution rate. Three properties matter simultaneously: multimode capacity (how many modes can be stored at once, which sets channel capacity), efficiency, and fidelity. Devices are usually optimized for one at the expense of the others, and — a subtler problem — there has been no agreed way to compare memories that trade these off differently.

Hao-Xuan Luo, Hui Yan, Shi-Liang Zhu and colleagues address both problems. They introduce the quantum interconnect rate, a single figure of merit that folds all the relevant metrics into one comparable number, and then build a memory that scores well on all three at once. Operating on 11-dimensional spatial modes, the device achieves a uniform efficiency above 80% and qubit storage fidelities above 99%, enabling efficient storage of high-dimensional qudits rather than just qubits. From the measured performance the authors estimate distribution of 3.56 ± 0.16 bits of quantum information over a 1000-km repeater link in one minute. Published in Physical Review Letters 137, 070802 (12 August 2026), featured in Physics.

量子インターネットには、中継ノード内の量子メモリが要る。伝送損失に対して時間を稼ぎ、もつれ分配レートを引き上げるためだ。同時に満たすべき性質は3つある。マルチモード容量（一度に何モード蓄えられるか。チャネル容量を決める）、効率、そして忠実度である。装置は通常どれか1つを他の犠牲の上に最適化してしまう。そしてより厄介なことに、これらのトレードオフの取り方が異なるメモリ同士を比較する共通の物差しが存在しなかった。

Hao-Xuan Luo・Hui Yan・Shi-Liang Zhuらは、この2つの問題に同時に取り組んだ。まず量子インターコネクト・レートという単一の性能指標を導入し、関連する指標をすべて一つの比較可能な数値にまとめる。そのうえで、3条件すべてで高得点を取るメモリを構築した。11次元の空間モードで動作する装置は、一様な効率80%超と量子ビット保存忠実度99%超を達成し、単なる量子ビットではなく高次元クディットの効率的な保存を可能にする。この実測性能から著者らは、1000km中継リンク上で1分あたり3.56 ± 0.16ビットの量子情報を分配できると見積もった。Physical Review Letters 137, 070802（2026年8月12日）掲載、Physics誌特集。

🇯🇵 日本語で読む

Axion quasiparticles in topological materials produce a magnetoelectric coupling — the condensed-matter analogue of the axion term proposed in particle physics and long hunted as a dark matter candidate. The trouble is that their optical signatures are intrinsically feeble, which has held back both detection and any practical use.

Chang-Yin Ji, Chong Wang, Jiafang Li and Yugui Yao amplify those signatures by orders of magnitude using degenerate quasibound states in the continuum (qBICs). They integrate three-dimensional topological insulator films with achiral photonic crystal slabs — the achirality matters, since any intrinsic chirality of the photonic structure would swamp the effect being sought. The axion quasiparticles then induce an effective Zeeman effect that lifts the degeneracy of the slab’s achiral qBICs, splitting them into two nondegenerate high-Q chiral qBICs of maximally opposite handedness. The consequences are large: more than a 10³-fold increase in polarization conversion efficiency and a 200-fold increase in Faraday rotation angle, relative to bare 3DTI films. The work also identifies circular dichroism and nonreciprocal optical response as new observables for probing axion quasiparticles — and, incidentally, offers a platform for controlling optical polarization, spin, phase and nonreciprocity. Published in Physical Review Letters 137, 076901 (10 August 2026).

トポロジカル物質中のアクシオン準粒子は磁気電気結合を生む。素粒子物理で提案され、暗黒物質候補として長く探索されてきたアクシオン項の、物性物理における類似物である。問題はその光学的信号が本質的に微弱なことで、検出も実用化も阻まれてきた。

Chang-Yin Ji・Chong Wang・Jiafang Li・Yugui Yaoは、縮退した連続体中の準束縛状態（qBIC）を用いてこの信号を桁違いに増幅した。3次元トポロジカル絶縁体薄膜を非カイラルなフォトニック結晶スラブと一体化させるのだが、非カイラルであることが肝心だ。光構造自体にカイラリティがあれば、探そうとしている効果が埋もれてしまうからである。アクシオン準粒子はここで実効的なゼーマン効果を誘起し、スラブの非カイラルqBICの縮退を解いて、互いに最大限に逆のカイラリティを持つ2つの非縮退な高QカイラルqBICへ分裂させる。効果は大きい。裸の3次元トポロジカル絶縁体膜と比べ、偏光変換効率は10³倍超、ファラデー回転角は200倍に増大した。さらに円二色性と非相反光学応答がアクシオン準粒子検出の新たな観測量として同定された。副産物として、光の偏光・スピン・位相・非相反性を制御するプラットフォームにもなる。Physical Review Letters 137, 076901（2026年8月10日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Rare events — a hundred-year flood, a protein escaping a conformational trap — are usually modelled with Arrhenius laws: waiting times are exponentially distributed and successive occurrences are independent. That picture requires the underlying process to forget its history quickly. Many real systems do not. Geophysical time series and protein dynamics both display long-term memory, and empirically extreme events are observed to arrive in clusters rather than independently. Until now no analytical framework quantified how memory correlates successive rare events.

Apurba Biswas and Thomas Guérin supply one, for non-Markovian Gaussian processes. Using a perturbation approach, they determine analytically how long-term memory reshapes the distribution of the first and second passage times to a rarely reached threshold. The distribution comes out nonexponential — already a departure from the Arrhenius paradigm — and, more usefully, they obtain an explicit expression for the covariance between first and second passage times. From it follows a prediction of how the mean waiting time to the next extreme event depends on when the previous one occurred: the mathematical content of event clustering. Extensive stochastic simulations validate the analytics. Published in Physical Review Letters 137, 077101 (10 August 2026), with a Viewpoint in Physics.

稀な事象——百年に一度の洪水、配座トラップから脱出するタンパク質——は通常アレニウス則でモデル化される。待ち時間は指数分布し、連続する発生は互いに独立とみなされる。この描像は、背後の過程が履歴をすばやく忘れることを要求する。だが現実の系の多くはそうではない。地球物理の時系列もタンパク質のダイナミクスも長期記憶を示し、極端事象は経験的に独立にではなく塊（クラスター）となって到来することが知られている。にもかかわらず、記憶が連続する稀事象をどう相関させるかを定量化する解析的枠組みは存在しなかった。

Apurba Biswas・Thomas Guérinは、非マルコフ的ガウス過程についてその枠組みを与えた。摂動論的手法を用い、めったに到達しない閾値への第1通過時間と第2通過時間の分布を長期記憶がどう変形させるかを解析的に決定したのである。分布は非指数的になる——これだけでもアレニウス的描像からの逸脱だ——が、より有用なのは第1通過時間と第2通過時間の共分散の明示式が得られたことである。ここから、次の極端事象までの平均待ち時間が前回いつ起きたかにどう依存するかが予言される。事象のクラスタリングの数学的中身がこれだ。大規模な確率シミュレーションが解析結果を裏づけている。Physical Review Letters 137, 077101（2026年8月10日）掲載、Physics誌Viewpoint選出。

🇯🇵 日本語で読む

The defining strangeness of the fractional quantum Hall effect is that its excitations carry a fraction of the electron charge — e/3, e/5, and stranger values still. Measuring that fractional charge is a delicate business. The classic route is shot noise: current through a constriction fluctuates in units of the tunneling charge, so the noise spectrum betrays it. But shot-noise experiments require care in interpretation, and the tunneling geometry is not fully under experimental control.

Mario Di Luca, Emily Hajigeorgiou and Mitali Banerjee demonstrate a different approach: a transport technique using a quantum Hall antidot — a deliberately introduced, gate-controlled impurity around which the fractional quantum Hall edge circulates. Quasiparticles tunnel through this controlled impurity, and the resulting transport signal reads out the effective charge directly. The authors describe the device as a fractional coulombmeter: an instrument whose output is the quasiparticle charge itself, with the scattering centre engineered rather than accidental. Published in Nature Physics (14 August 2026, open access).

分数量子ホール効果の際立った奇妙さは、その励起が電子電荷の分数——e/3、e/5、さらに風変わりな値——を担うことにある。この分数電荷を測るのは繊細な作業だ。古典的な手法はショット雑音である。狭窄部を流れる電流はトンネルする電荷の単位で揺らぐため、雑音スペクトルがその値を漏らす。しかしショット雑音実験は解釈に注意を要し、トンネル過程の幾何を実験的に完全に制御することもできない。

Mario Di Luca・Emily Hajigeorgiou・Mitali Banerjeeは別の道を実証した。量子ホール・アンチドット——意図的に導入されゲートで制御される不純物で、その周りを分数量子ホール端状態が周回する——を用いた輸送測定である。準粒子はこの制御された不純物を通ってトンネルし、得られる輸送信号から実効電荷が直接読み出される。著者らはこの素子を分数クーロン計（fractional coulombmeter）と呼ぶ。散乱中心が偶発的ではなく設計されたものであり、出力そのものが準粒子電荷になる測定器というわけだ。Nature Physics（2026年8月14日、オープンアクセス）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Decays in which a b quark turns into a d quark plus a lepton pair are flavour-changing neutral currents: forbidden at tree level in the Standard Model and proceeding only through loops. That makes them exquisitely sensitive to heavy new particles circulating in the loop, and it also makes them extremely rare, at the 10⁻⁸ level. The corresponding muon mode B⁺ → π⁺μ⁺μ⁻ has been observed; the electron mode is harder, because electrons radiate as they traverse the detector and their energy is more difficult to reconstruct.

The LHCb Collaboration now reports the first evidence for B⁺ → π⁺e⁺e⁻, using proton-proton collision data at centre-of-mass energies of 7, 8 and 13 TeV corresponding to an integrated luminosity of 9 fb⁻¹. The excess has a significance of 3.2σ — evidence rather than observation, in the conventional terminology — and the branching fraction is measured as (2.4^+0.9_−0.8 ^+0.4_−0.2) × 10⁻⁸, where the first uncertainty is statistical and the second systematic. The result is consistent with the Standard Model expectation. Establishing the electron channel matters because comparing it against the muon channel is precisely how lepton flavour universality is tested in b → d transitions — the same class of comparison that produced, and then dissolved, the celebrated R_K anomalies in b → s. Published in Physical Review Letters 137, 071804 (14 August 2026).

bクォークがdクォークとレプトン対に変わる崩壊はフレーバー変更中性カレントである。標準模型ではツリーレベルで禁止され、ループを介してのみ起こる。そのためループを回る重い新粒子に対して極めて敏感であり、同時に極めて稀——10⁻⁸のオーダー——でもある。対応するミューオン・モードB⁺ → π⁺μ⁺μ⁻はすでに観測されているが、電子モードのほうが難しい。電子は検出器を通過する際に放射を出し、エネルギー再構成が困難になるからだ。

LHCb国際共同実験は今回、B⁺ → π⁺e⁺e⁻崩壊の初の兆候を報告した。重心系エネルギー7・8・13 TeVの陽子・陽子衝突データ、積分ルミノシティ9 fb⁻¹を用いている。超過の有意度は3.2σ——慣例上「観測」ではなく「兆候（evidence）」——で、分岐比は(2.4^+0.9_−0.8 ^+0.4_−0.2) × 10⁻⁸と測定された（第1誤差は統計、第2誤差は系統）。結果は標準模型の予言と無矛盾である。電子チャネルを確立したことには意味がある。b → d遷移におけるレプトンフレーバー普遍性の検証は、まさに電子チャネルとミューオンチャネルを比較して行われるからだ。b → sで有名なR_Kアノマリーを生み、そして解消させたのと同じ種類の比較である。Physical Review Letters 137, 071804（2026年8月14日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Several theoretical proposals describe horizonless compact objects — boson stars, gravastars and their relatives — that would mimic black holes closely enough to pass as one in a gravitational-wave signal. Distinguishing them requires an observable sensitive to internal structure. One such handle is the spin-induced quadrupole moment (SIQM): how much an object bulges when it spins. For a Kerr black hole the SIQM takes a unique value fixed by the no-hair theorem; exotic objects generally deviate.

N. V. Krishnendu, Tamara Evstafyeva and a large collaboration exploit the tight SIQM bounds from GW241011 to constrain the nature of its primary component. Across the exotic-compact-object models considered, the verdict is mixed but informative: rotating boson stars with quartic self-interactions cannot explain the primary and are excluded, whereas models of sufficiently large compactness, C ≳ 0.24, remain viable contenders. The broader lesson is methodological — individual loud events with well-measured spin effects are now sharp enough to prune the exotic-compact-object landscape one model family at a time. Published in Physical Review Letters 137, 071402 (14 August 2026).

地平面を持たないコンパクト天体——ボソン星、グラヴァスター、およびその親戚たち——を提案する理論はいくつもある。重力波信号のうえではブラックホールとして通用してしまうほど似ているのが厄介なところだ。これらを区別するには内部構造に敏感な観測量が要る。その一つがスピン誘起四重極能率（SIQM）である。回転したときに天体がどれだけ膨らむかを表す量だ。カー・ブラックホールではSIQMは無毛定理により一意に決まる値をとり、エキゾチック天体は一般にそこからずれる。

N. V. Krishnendu・Tamara Evstafyevaら大規模な共同研究チームは、GW241011から得られた厳しいSIQM制限を利用して、その主星の正体を絞り込んだ。検討されたエキゾチック・コンパクト天体模型に対する判定は明暗が分かれるが、有益である。4次自己相互作用を持つ回転ボソン星では主星を説明できず排除される一方、十分に大きなコンパクトネスC ≳ 0.24を持つ模型は依然として候補として残る。より広い教訓は方法論的なものだ。スピン効果がよく測定された個々の大信号イベントは、いまやエキゾチック天体の理論空間を模型族ごとに刈り込めるだけの鋭さを持つに至った。Physical Review Letters 137, 071402（2026年8月14日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

The Hatano-Nelson model — a lattice with asymmetric left/right hopping — is the canonical example of a non-Hermitian system with nonreciprocal transport, and underlies much of the recent excitement about non-Hermitian topology and the skin effect. Non-Hermitian Hamiltonians arise physically from dissipation, but the standard derivations idealize the dissipation as frequency-independent. Real experimental environments are not like that: dissipation that varies with frequency is non-Markovian, and a Markovian treatment cannot capture it.

Sumit Kumar Jana, Ryo Hanai, Tan Van Vu, Hisao Hayakawa and Archak Purkayastha show how a quantum non-Markovian Hatano-Nelson model arises microscopically in a quasi-one-dimensional dissipative lattice. They work with nonequilibrium Green’s functions, requiring neither weak system-bath coupling nor timescale separation — the two approximations a Markovian treatment would have needed. The resulting effective system displays the defining nonreciprocal hopping of the Hatano-Nelson model along with uniform dissipation, both frequency-dependent, in bosonic and fermionic settings alike. Two genuinely non-Markovian phenomena emerge that have no Markovian description and no reciprocal analogue: unidirectional frequency blocking in the bosonic case, and a distinctive nonequilibrium dissipative quantum phase transition in the fermionic case. Published in Physical Review Letters 137, 070404 (14 August 2026).

ハタノ-ネルソン模型——左右のホッピングが非対称な格子——は、非相反輸送を示す非エルミート系の代表例であり、近年の非エルミート・トポロジーやスキン効果をめぐる興奮の土台にある。非エルミート・ハミルトニアンは物理的には散逸から生じるが、標準的な導出では散逸を周波数に依存しないものと理想化する。現実の実験環境はそうではない。周波数依存の散逸は非マルコフ的であり、マルコフ的取り扱いでは捉えられないのだ。

Sumit Kumar Jana・花井亮・Tan Van Vu・早川尚男・Archak Purkayasthaは、準1次元の散逸格子から量子非マルコフ・ハタノ-ネルソン模型が微視的にどう現れるかを示した。用いたのは非平衡グリーン関数で、系・熱浴間の弱結合も時間スケール分離も仮定しない——マルコフ的取り扱いなら必要だった2つの近似である。得られる実効系は、ハタノ-ネルソン模型を特徴づける非相反ホッピングと一様な散逸をともに示し、そのどちらも周波数依存性を持つ。これはボゾン系でもフェルミ系でも成り立つ。そしてマルコフ理論では記述できず、相反系にも類似物がない純粋に非マルコフ的な現象が2つ現れる。ボゾン系での一方向の周波数遮断と、フェルミ系での特徴的な非平衡散逸的量子相転移である。Physical Review Letters 137, 070404（2026年8月14日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

A quantum droplet is a self-bound blob of ultradilute quantum fluid, held together not by classical surface tension but by a balance between mean-field attraction and quantum fluctuations. Droplets are established in Bose-Bose mixtures and dipolar gases. Whether they can exist in a Bose-Fermi mixture — where the stabilizing pressure would come from Fermi degeneracy rather than fluctuations — has been an open question, complicated by the tendency of strongly attractive boson-fermion pairs to simply bind into dimers instead.

Sam Foster, Olivier Bleu, Jesper Levinsen and Meera M. Parish study the canonical problem of a Fermi gas interacting with a weakly repulsive Bose-Einstein condensate at zero temperature. To cover the full range of boson-fermion interactions they construct a versatile variational Ansatz incorporating pair correlations and correctly reproducing the different polaron limits. The result: self-bound quantum droplets can exist in the strongly interacting regime, preempting boson-fermion dimer formation, when Fermi pressure balances the resonant boson-fermion attraction. This happens for a range of mass ratios near equal masses — conditions achievable in existing experiments. Raising the fermion density instead produces phase separation between mixture and excess fermions, along with behaviour reminiscent of a liquid-gas critical point. The broader implication is that first-order quantum phase transitions play a crucial and underappreciated role in the Bose-Fermi phase diagram. Published in Physical Review Letters 137, 073402 (14 August 2026).

量子液滴とは、極めて希薄なのに自己束縛した量子流体の塊のことだ。古典的な表面張力ではなく、平均場的な引力と量子ゆらぎの釣り合いによって形を保つ。ボース・ボース混合系や双極子気体では確立された現象である。ではボース・フェルミ混合系——安定化圧力がゆらぎではなくフェルミ縮退から来る系——でも存在しうるのか。これは未解決の問いであり、強い引力があるとボソン・フェルミオン対が単に二量体に束縛されてしまう傾向が話をややこしくしていた。

Sam Foster・Olivier Bleu・Jesper Levinsen・Meera M. Parishは、絶対零度で弱く斥力的なボース・アインシュタイン凝縮体と相互作用するフェルミ気体という定番の問題を調べた。ボソン・フェルミオン相互作用の全域をカバーするため、対相関を取り込みつつ異なるポーラロン極限を正しく再現する汎用の変分Ansatzを構成している。結論はこうだ。フェルミ圧が共鳴的なボソン・フェルミオン引力と釣り合うとき、強相互作用領域で自己束縛量子液滴が存在しうる——しかもボソン・フェルミオン二量体の形成に先んじてである。これは質量比が等質量近傍のある範囲で起こり、現行の実験で到達可能な条件だ。一方フェルミオン密度を上げると、混合系と余剰フェルミオンとの相分離が生じ、気液臨界点を思わせる振る舞いも現れる。より広い含意は、1次量子相転移がボース・フェルミ相図で決定的かつ過小評価された役割を果たしているということである。Physical Review Letters 137, 073402（2026年8月14日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

A nucleus is not a static ball of nucleons. Its density fluctuates, and the character of those fluctuations — how fast, how far, how random — encodes the many-body correlations that ab initio nuclear theory exists to describe. Until recently, computing the spatiotemporal pattern of these fluctuations from realistic interactions was out of reach.

Francesca Bonaiti, Gaute Hagen and Thomas Papenbrock compute them for ¹⁶O, ²⁴O and ⁴⁸Ca using nuclear interactions from chiral effective field theory together with the time-dependent coupled-cluster method — an approach that scales gently enough with mass number to reach medium-mass nuclei while remaining systematically improvable. The finding is a clean characterization: two-particle–two-hole excitations generate small-amplitude fluctuations that are fast, short-ranged, and stochastic in character. Each adjective carries information — the timescale separates these fluctuations from collective modes, the short range distinguishes them from surface vibrations, and the stochasticity connects them to the statistical description of nuclear excitation. Published in Physical Review Letters 137, 072502 (13 August 2026).

原子核は核子が固まった静的な球ではない。その密度は揺らいでおり、ゆらぎの性格——どれだけ速く、どこまで広がり、どれだけランダムか——には多体相関が刻まれている。第一原理的原子核理論が記述しようとしているのは、まさにそれである。ところが現実的な相互作用からこのゆらぎの時空間パターンを計算することは、つい最近まで手の届かない課題だった。

Francesca Bonaiti・Gaute Hagen・Thomas Papenbrockは、カイラル有効場理論に基づく核力と時間依存結合クラスター法を組み合わせ、¹⁶O・²⁴O・⁴⁸Caについてこれを計算した。この手法は質量数に対するスケーリングが穏やかで中質量核まで届き、しかも系統的に精度を上げられる。得られた結論は明快な特徴づけである。2粒子2空孔励起が生む小振幅のゆらぎは、速く、短距離で、確率的な性格を持つ。それぞれの形容詞が情報を担う。時間スケールはこのゆらぎを集団運動から切り分け、短距離性は表面振動と区別し、確率的性格は原子核励起の統計的記述へとつながる。Physical Review Letters 137, 072502（2026年8月13日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Quantum spin liquids are magnets that refuse to order even at absolute zero, hosting fractionalized excitations — spinons carrying spin-1/2 with no charge — and emergent gauge fields. Because there is no static magnetic order to measure, the decisive experimental fingerprint is the spin excitation spectrum. Computing that spectrum theoretically has been a serious obstacle: dynamical quantities are far harder than ground-state energies, and the kagome lattice is among the most frustrated settings there is.

Jiahang Hu, Runze Chi, Yibin Guo, B. Normand, Hai-Jun Liao and T. Xiang use state-of-the-art tensor-network methods to obtain the full dynamical spectral function of the J₁–J₂ kagome Heisenberg model, benchmarking by tracking how it evolves across the magnetically ordered and spin-liquid phases. As |J₂|/J₁ is reduced, spin-wave modes suffer increasingly strong renormalization, flatten, and then merge into a continuum — the signature of deconfined spinons — at all finite energies in the spin-liquid phase. The low-energy continuum, together with gap closure at multiple high-symmetry points, identifies the phase as the gapless U(1) Dirac spin liquid — strong evidence in a ground-state debate that has run for more than a decade. The calculated spectra provide clear fingerprints for neutron scattering on candidate kagome materials. Published in Physical Review Letters 137, 076504 (14 August 2026).

量子スピン液体は、絶対零度でも秩序化を拒む磁性体である。電荷を持たずスピン1/2を担うスピノンという分数化励起と、創発的なゲージ場を宿す。測定できる静的磁気秩序が存在しないため、決定的な実験的指紋はスピン励起スペクトルになる。ところがこのスペクトルを理論的に計算することは大きな障害だった。動的量は基底状態エネルギーよりはるかに難しく、しかもカゴメ格子は最もフラストレートした舞台の一つだからである。

Jiahang Hu・Runze Chi・Yibin Guo・B. Normand・Hai-Jun Liao・T. Xiangは、最先端のテンソルネットワーク法によりJ₁–J₂カゴメ・ハイゼンベルク模型の完全な動的スペクトル関数を得た。磁気秩序相とスピン液体相をまたぐ発展を追跡することでベンチマークとしている。|J₂|/J₁を下げていくと、スピン波モードはますます強いくりこみを受けて平坦化し、やがてスピン液体相では有限エネルギー全域で連続スペクトル——非閉じ込めスピノンの指標——へと融合する。低エネルギー連続スペクトルと複数の高対称点でのギャップ閉塞から、この相はギャップレスなU(1)ディラック・スピン液体と同定された。10年以上続いてきた基底状態論争に対する強力な証拠となる。計算されたスペクトルは、候補となるカゴメ物質の中性子散乱実験に明確な指紋を与える。Physical Review Letters 137, 076504（2026年8月14日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Crystals are defined by periodic order. Amorphous solids are defined by its absence — and that absence has resisted a unifying description, because disordered, nonequilibrium structures come in bewildering variety. A central question is whether the rigidity of an amorphous solid comes from the same physics as the glass transition, or from jamming, the point at which particles first make enough contacts to resist deformation.

Jianhua Zhang, Jiaqi Si, Ning Xu and Hua Tong answer this by systematically tuning jammed elastic packings from perfectly crystalline all the way to fully disordered. They find that mechanical properties are universally governed by jamming criticality, showing the characteristic scaling behaviours near the jamming transition — everywhere except the singular close-packed point. The mechanism is random nonaffine elasticity arising from contact-level disorder, which survives even when the particle positions are nearly crystalline. A striking consequence: the jamming density can approach close packing, which implies a fundamental decoupling between jamming criticality and glass transition physics. The authors further uncover a universal coordination-number distribution and contact hyperuniformity in marginally jammed states, independent of particle-level structure. The upshot is a general organizing mechanism for emergent rigidity in disordered solids, and a much wider domain of relevance for jamming than previously assumed. Published in Physical Review Letters 137, 078201 (14 August 2026).

結晶は周期的秩序によって定義される。アモルファス固体はその不在によって定義される——そしてこの不在は統一的記述を拒み続けてきた。無秩序で非平衡な構造は目まいがするほど多様だからだ。中心的な問いはこうである。アモルファス固体の剛性はガラス転移と同じ物理から来るのか、それとも粒子が変形に抗するだけの接触を初めて獲得する点、すなわちジャミングから来るのか。

Jianhua Zhang・Jiaqi Si・Ning Xu・Hua Tongは、ジャミングした弾性充填系の構造を完全な結晶から完全な無秩序まで系統的に変化させることでこれに答えた。その結果、力学的性質は普遍的にジャミング臨界性に支配され、ジャミング転移近傍の特徴的なスケーリング則を示すことがわかった——最密充填という特異点を除いて、どこでもである。機構は接触レベルの無秩序から生じるランダムな非アフィン弾性で、粒子配置がほぼ結晶的であっても生き残る。帰結は鮮烈だ。ジャミング密度は最密充填に迫りうるのであり、これはジャミング臨界性とガラス転移の物理が根本的に分離していることを意味する。さらに著者らは、限界的にジャミングした状態において、粒子レベルの構造によらない普遍的な配位数分布と接触のハイパーユニフォーミティを見出した。無秩序固体における創発的剛性の一般的な組織化機構が浮かび上がり、ジャミング物理の適用範囲はこれまで想定されていたよりはるかに広いことになる。Physical Review Letters 137, 078201（2026年8月14日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Controlling magnetism with an electric field rather than a magnetic one is the central goal of magnetoelectrics, because electric fields are cheap to generate locally and dissipate little energy. The coupling that makes it possible — spin-electric coupling — is usually weak, especially at the molecular scale where devices would be smallest.

Yan Lu, Xilong Xu and Li Wang predict, from first-principles simulations combined with spin superexchange theory, giant spin-electric coupling in heterometallic porphyrin dimers — two porphyrin rings hosting different transition-metal centres. The coupling coefficients reach 1 to 4 orders of magnitude beyond those of conventional two-dimensional magnetic systems. The mechanism is the asymmetry itself: the two distinct metal centres create asymmetric spin superexchange pathways, which respond asymmetrically to an applied electric field. The practical consequence is that local magnetic moments can be modulated with experimentally reachable field strengths, enough to drive transitions between ferromagnetic and antiferromagnetic coupling — magnetic switching at the single-molecule level. Published in Physical Review Letters 137, 076704 (14 August 2026).

磁場ではなく電場で磁性を制御する——これが磁気電気材料研究の中心的目標である。電場は局所的に発生させるのが容易で、エネルギー散逸も小さいからだ。それを可能にする結合、すなわちスピン電気結合は通常弱い。とりわけ素子が最小になるはずの分子スケールでは弱い。

Yan Lu・Xilong Xu・Li Wangは、第一原理計算とスピン超交換相互作用の理論を組み合わせ、異種金属ポルフィリン二量体における巨大スピン電気結合を予言した。異なる遷移金属中心を持つ2枚のポルフィリン環からなる系である。結合係数は従来の2次元磁性系の10〜10⁴倍に達する。機構は非対称性そのものにある。2つの異なる金属中心が非対称なスピン超交換経路をつくり、その経路が印加電場に対して非対称に応答するのだ。実用上の帰結として、局所磁気モーメントを実験的に到達可能な電場強度で変調でき、強磁性結合と反強磁性結合のあいだの転移を駆動できる——単一分子レベルでの磁気スイッチングである。Physical Review Letters 137, 076704（2026年8月14日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Topology and nonlinearity are each well understood on their own; their interplay is one of the harder open problems in modern physics, because the topological invariants that classify linear band structures are not obviously defined once the Hamiltonian depends on the state it acts on.

Chong-Xiao Chen, Zheng-Wei Zhou, Han Pu and Xi-Wang Luo attack this with a synthetic Su-Schrieffer-Heeger lattice carrying all-to-all nonlocal interactions. The key structural fact is that this particular nonlinearity preserves an effective chiral symmetry, which is what allows a quantized nonlinear winding number and Berry phase to be defined at all; they corroborate this with a Bogoliubov nonlinear adiabatic theory developed for the purpose. Increasing the nonlinearity then drives a sequence of topological transitions, announced by characteristic swallowtail band structures at intermediate interaction strengths and by band swapping in the strongly nonlinear regime. Band swapping in turn produces quantized fractional windings and double-period Bloch oscillations — closely related to discrete time crystals. Most striking: even starting from a topologically trivial linear system, nonlocal nonlinearity can induce an emergent topological phase with fractional winding. The model is realizable with photons in a degenerate optical cavity using Rydberg-mediated interactions. Published in Physical Review Letters 137, 073803 (14 August 2026).

トポロジーと非線形性は、それぞれ単独ではよく理解されている。両者の相互作用は現代物理学の難問の一つだ。線形バンド構造を分類するトポロジカル不変量は、ハミルトニアンが自らの作用する状態に依存するようになった途端、定義そのものが自明でなくなるからである。

Chong-Xiao Chen・Zheng-Wei Zhou・Han Pu・Xi-Wang Luoは、全対全の非局所相互作用を持つ合成Su-Schrieffer-Heeger格子でこれに挑んだ。構造上の鍵は、この特定の非線形性が実効的なカイラル対称性を保つという事実である。だからこそ量子化された非線形巻き数とベリー位相を定義できる。著者らはこのために開発したボゴリューボフ非線形断熱理論でこれを裏づけた。非線形性を強めていくと一連のトポロジカル転移が駆動され、中間的な相互作用強度では特徴的な燕尾（swallowtail）型バンド構造が、強非線形領域ではバンド交換がその到来を告げる。バンド交換はさらに量子化された分数巻き数と2倍周期のブロッホ振動——離散時間結晶と深く関係する現象——を生む。最も印象的なのは、トポロジカルに自明な線形系から出発しても、非局所非線形性が分数巻き数を持つ創発的トポロジカル相を誘起しうることだ。この模型は縮退光共振器中の光子とリュードベリ媒介相互作用で実現可能である。Physical Review Letters 137, 073803（2026年8月14日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

When electrons are made dilute enough that Coulomb repulsion overwhelms their kinetic energy, they crystallize into a Wigner crystal — a lattice made of electrons alone, predicted by Eugene Wigner in 1934. Electron Wigner crystals have now been observed in atomically thin transition metal dichalcogenides, where a charge-tunable monolayer lets the density be dialled through the crystallization point. But observing that a crystal exists is not the same as observing how it moves: its collective excitations — the phonons of an electron lattice — and its internal dynamics have remained largely inaccessible.

Two independent teams now report access to precisely that, in back-to-back papers. L. Wang, F. Menzel, T. Smoleński and colleagues reveal signatures of the collective excitations in the optical spectra of a charge-tunable monolayer semiconductor, identifying them as Wigner crystal polarons — composite objects in which an optical excitation drags the surrounding electron lattice. Separately, Lifu Zhang, Liuxin Gu, You Zhou and colleagues use Wigner polarons as a probe to track the dynamics of the crystal in a monolayer semiconductor. Together the two experiments turn the polaron into a spectroscopic handle on an electron solid, opening the internal life of Wigner crystals to measurement. Published in Nature Physics (11 August 2026).

電子を十分に希薄にして、クーロン反発が運動エネルギーを圧倒するようにすると、電子はウィグナー結晶へと結晶化する。電子だけでできた格子であり、1934年にユージン・ウィグナーが予言した。この電子ウィグナー結晶は今や原子層厚さの遷移金属ダイカルコゲナイドで観測されている。電荷を可変にできる単層試料により、密度を結晶化点をまたいで掃引できるからだ。しかし結晶が存在することの観測と、それがどう動くかの観測は別物である。集団励起——電子格子のフォノン——とその内部ダイナミクスは、長らく手の届かないままだった。

2つの独立したチームが、背中合わせの論文でまさにそこへ到達した。L. Wang・F. Menzel・T. Smoleńskiらは、電荷可変な単層半導体の光学スペクトルに集団励起の兆候を見出し、これをウィグナー結晶ポーラロンと同定した。光学励起が周囲の電子格子を引きずる複合的な励起である。一方Lifu Zhang・Liuxin Gu・You Zhouらは、ウィグナー・ポーラロンをプローブとして単層半導体中の結晶のダイナミクスを追跡した。2つの実験は相まって、ポーラロンを電子固体に対する分光的な取っ手へと変え、ウィグナー結晶の内的な生を測定可能にした。Nature Physics（2026年8月11日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Estimating several parameters at once from a quantum system is fundamentally harder than estimating one, because the optimal measurements for different parameters need not commute. The ultimate precision limit in this setting is the Holevo-Nagaoka bound — mathematically well characterized, and known to be attainable in the asymptotic limit, but attainable by what apparatus? The bound’s proofs are abstract, typically invoking collective measurements on many copies without saying what those measurements physically are.

Mankei Tsang proposes a concrete physical scheme. Given multiple independent and identically distributed quantum objects, the objects are made to interact physically with bosonic ancillae, and the ancillae are then subjected to a general-dyne measurement — the family of Gaussian measurements that includes homodyne and heterodyne detection as special cases and is routine in quantum optics laboratories. The result is a far more concrete description of the experimental setup needed to approach the ultimate multiparameter precision limit, replacing an abstract existence argument with something an experimentalist can read as a blueprint. Published in Physical Review Letters 137, 070804 (14 August 2026).

量子系から複数のパラメータを同時に推定することは、単一パラメータの推定より本質的に難しい。異なるパラメータに対する最適測定が互いに可換とは限らないからである。この状況での究極的な精度限界がホレヴォ-長岡限界だ。数学的にはよく特徴づけられ、漸近極限で到達可能であることも知られている。だが、どんな装置で到達するのか？　証明は抽象的で、たいてい多数のコピーに対する集団測定を持ち出すものの、その測定が物理的に何なのかは語らない。

Mankei Tsangは具体的な物理的スキームを提案した。独立同分布な複数の量子対象があるとき、それらをボゾン補助系（アンシラ）と物理的に相互作用させ、続いて補助系に一般ダイン測定を施す。一般ダイン測定とはガウス測定の族で、ホモダイン検出・ヘテロダイン検出を特別な場合として含み、量子光学の実験室では日常的に使われている。これにより、多パラメータ推定の究極精度限界に迫るために必要な実験系が格段に具体的に記述され、抽象的な存在証明が実験家にとって設計図として読めるものに置き換わる。Physical Review Letters 137, 070804（2026年8月14日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

A central question in QCD is whether femtoscale droplets of quark-gluon plasma form in small collision systems — projectiles far lighter than lead. Collisions of light ions such as ¹⁶O and ²⁰Ne offer a uniquely clean handle, because these nuclei have well-characterized and different intrinsic shapes: oxygen-16 is nearly spherical with alpha-cluster structure, while neon-20 is strongly deformed — often described as bowling-pin shaped.

The ALICE Collaboration presents the first measurements of elliptic (v₂) and triangular (v₃) flow of charged particles in ¹⁶O–¹⁶O and ²⁰Ne–²⁰Ne collisions at √s_NN = 5.36 TeV. Hydrodynamic model predictions that explicitly incorporate the nuclear structures of the two species agree well with the data. The decisive observation is that v₂ is larger in central Ne–Ne collisions than in O–O, and the enhancement is driven by nuclear geometry: a deformed projectile creates an anisotropic overlap region even in head-on collisions, which hydrodynamic expansion converts into an azimuthal momentum anisotropy. This supports the presence of nuclear geometry-driven hydrodynamic flow in light-ion collisions at the LHC, and demonstrates that light nuclei with well-defined shapes are a practical tool for constraining the initial conditions of heavy-ion collisions. Published in Physical Review Letters 137, 082301 (17 August 2026).

QCDの中心的な問いの一つは、鉛よりはるかに軽い入射核による小さな衝突系でも、フェムトスケールのクォーク・グルーオン・プラズマの液滴が生成されるのか、である。¹⁶Oや²⁰Neのような軽い原子核の衝突は、とりわけ見通しのよい手がかりを与える。これらの核は固有の形状がよく分かっており、しかも互いに異なるからだ。酸素16はアルファクラスター構造を持つほぼ球形、ネオン20は強く変形しており——しばしばボウリングピン型と形容される。

ALICE国際共同実験は、√s_NN = 5.36 TeVの¹⁶O–¹⁶O衝突および²⁰Ne–²⁰Ne衝突における荷電粒子の楕円フロー（v₂）と三角フロー（v₃）の世界初の測定を発表した。両核種の原子核構造を明示的に取り込んだ流体力学模型の予言は、データとよく一致する。決定的な観測は、中心衝突でv₂がNe–NeのほうがO–Oより大きいことであり、この増大は原子核の幾何によって駆動されている。変形した入射核は正面衝突であっても異方的な重なり領域をつくり、流体力学的膨張がそれを方位角方向の運動量異方性へと変換するのだ。これはLHCの軽イオン衝突における原子核幾何が駆動する流体的フローの存在を支持し、形状のはっきりした軽い原子核が重イオン衝突の初期条件を制約する実用的な道具になることを示している。Physical Review Letters 137, 082301（2026年8月17日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Published alongside the ALICE measurement, the CMS Collaboration reports its own observation of long-range collective flow in the same light-ion systems, with a different detector, a different analysis strategy and complementary sensitivity — which is exactly what one wants when the claim is that nuclear shape leaves a fingerprint on the quark-gluon plasma.

CMS collected O+O and Ne+Ne data at √s_NN = 5.36 TeV with integrated luminosities of 7 nb⁻¹ and 0.8 nb⁻¹ respectively, and measured two- and four-particle azimuthal correlations over nearly five units of pseudorapidity. The long rapidity reach matters: it suppresses short-range “nonflow” correlations from jets and resonance decays that can mimic collectivity in small systems. Significant v₂ and v₃ harmonics are observed in both systems, and the ratios of v_n between Ne+Ne and O+O show sensitivity to quadrupole correlations in the nuclear wave functions. Hydrodynamic models fed with ab initio nuclear structure inputs — nuclear lattice effective field theory, variational Monte Carlo and extended quantum molecular dynamics — qualitatively reproduce both the centrality dependence of the v_n and the Ne+Ne to O+O ratios. The measurement provides new constraints on how nuclear structure and collective dynamics interlock. Published in Physical Review Letters 137, 082302 (17 August 2026).

ALICEの測定と並んで掲載されたCMS国際共同実験の報告は、同じ軽イオン衝突系における長距離集団フローの独自の観測である。検出器も解析戦略も異なり、感度も相補的だ。「原子核の形がクォーク・グルーオン・プラズマに指紋を残す」という主張を検証するうえで、まさに求められる構図である。

CMSは√s_NN = 5.36 TeVでO+O衝突とNe+Ne衝突のデータをそれぞれ積分ルミノシティ7 nb⁻¹、0.8 nb⁻¹収集し、擬ラピディティ約5単位にわたる2粒子・4粒子方位角相関を測定した。長いラピディティ範囲を取ることには意味がある。小さな衝突系で集団性を装ってしまうジェットや共鳴崩壊由来の短距離「非フロー」相関を抑えられるからだ。両系で有意なv₂とv₃のハーモニクスが観測され、Ne+NeとO+Oのあいだのv_n比が原子核波動関数の四重極相関に感度を持つことが示された。第一原理的な核構造入力——核格子有効場理論、変分モンテカルロ法、拡張量子分子動力学——を与えた流体力学模型は、v_nの中心度依存性とNe+Ne/O+O比の双方を定性的に再現する。原子核構造と集団ダイナミクスがどう噛み合うかに、新たな制約が加わった。Physical Review Letters 137, 082302（2026年8月17日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Shell closures — the “magic numbers” that make nuclei unusually bound — are normally associated with spherical shapes. But in the heavy actinides, where nuclei are strongly deformed, gaps can open in the single-particle spectrum at deformation, producing deformed magic numbers. Z = 100 and N = 152 have long been suspected of being such a pair, which would make ²⁵²Fm a deformed doubly magic nucleus. Testing this requires measuring the rotational band that a deformed nucleus builds on its ground state — and the more rigid the nucleus, the more its rotational energies reveal.

R. Orlandi and colleagues investigated the ground-state rotational band of ²⁵²Fm using two different experimental setups at the JAEA Tandem Accelerator Laboratory in Japan. The 2⁺→0⁺ and 4⁺→2⁺ transitions were seen in the α decay of ²⁵⁶No via α–γ coincidence spectroscopy, while the (6⁺)→(4⁺), (8⁺)→(6⁺) and (10⁺)→(8⁺) transitions were identified in the prompt γ-ray spectrum of ²⁵²Fm produced by the ¹⁸O + ²⁴⁹Cf multinucleon transfer reaction. Compared with neighbouring fermium isotopes and other N = 152 isotones, ²⁵²Fm turns out to have the lowest first excited 2⁺ energy, 41.88(16) keV, and the largest kinematic moment of inertia — both signatures of enhanced stability against rotation. These constitute new evidence for deformed shell gaps at Z = 100 and N = 152. Published in Physical Review Letters 137, 082501 (17 August 2026).

殻閉環——原子核を異常に強く束縛する「魔法数」——は通常、球形と結びつけて語られる。しかし原子核が強く変形している重アクチノイド領域では、変形した状態で一粒子スペクトルにギャップが開き、変形魔法数が生じうる。Z = 100とN = 152はそうした組み合わせではないかと長らく疑われてきた。もしそうなら²⁵²Fmは変形二重魔法核ということになる。検証には、変形核が基底状態の上に築く回転バンドの測定が要る。核が硬いほど、回転エネルギーは多くを語る。

R. Orlandiらは、日本の日本原子力研究開発機構（JAEA）タンデム加速器施設で2種類の実験装置を用い、²⁵²Fmの基底状態回転バンドを調べた。2⁺→0⁺および4⁺→2⁺遷移は²⁵⁶Noのα崩壊においてα–γ同時計数分光で観測され、(6⁺)→(4⁺)、(8⁺)→(6⁺)、(10⁺)→(8⁺)遷移は¹⁸O + ²⁴⁹Cf多核子移行反応で生成した²⁵²Fmの即発γ線スペクトルから同定された。近傍のフェルミウム同位体や他のN = 152アイソトーンと比較すると、²⁵²Fmは第一励起2⁺状態のエネルギーが41.88(16) keVと最低で、運動学的慣性能率が最大であることが判明した。いずれも回転に対する安定性が高いことの指標である。これらはZ = 100とN = 152における変形殻ギャップの新たな証拠となる。Physical Review Letters 137, 082501（2026年8月17日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Lorentz invariance — the statement that physics looks the same to all uniformly moving observers — is the bedrock of both relativity and quantum field theory, and it is one of the few principles fundamental enough that many approaches to quantum gravity predict tiny violations of it. Systematically searching for such violations requires a framework, and the standard one is the Standard-Model Extension (SME), which parameterizes every possible Lorentz-violating term. In the nonrelativistic limit of the SME’s minimal matter sector, there are 132 degrees of freedom. Dozens of experiments over several decades have chipped away at them — yet 43 remained entirely unconstrained, a persistent blind spot in an otherwise systematic program.

Marshall J. Basson, Jay D. Tasson and colleagues close that gap. They place limits on all 43 previously unconstrained degrees of freedom, and improve on 13 prior limits along the way — completing a program that has run for decades. The approach introduced also carries forward: the authors identify 49 degrees of freedom that could be improved further in suitable future experiments, and note additional discovery potential from combining data taken at different geographical locations — since Lorentz violation would manifest as sidereal variations whose phase depends on where on Earth the apparatus sits. Published in Physical Review Letters 137, 081601 (17 August 2026).

ローレンツ不変性——等速運動するすべての観測者にとって物理は同じに見えるという主張——は相対性理論と場の量子論の双方の岩盤であり、量子重力への多くのアプローチが微小な破れを予言するほど根源的な原理でもある。この破れを系統的に探索するには枠組みが要る。標準となっているのが標準模型拡張（SME）で、可能なローレンツ対称性の破れの項をすべてパラメータ化する。SMEの最小物質セクターの非相対論的極限には132個の自由度がある。数十年にわたり数十の実験がこれらを削ってきたが、それでも43個は全く制限されないまま残っていた。系統的な計画にぽっかり開いた盲点である。

Marshall J. Basson・Jay D. Tassonらはこの空白を埋めた。未制限だった43自由度すべてに制限を与え、ついでに13個の既存制限を改善した——数十年続いた計画の完結である。導入された手法はさらに先へも続く。著者らは適切な将来実験でさらに改善しうる49自由度を特定し、異なる地理的位置で取得したデータを組み合わせることによる追加の発見可能性を指摘している。ローレンツ対称性の破れは恒星時変動として現れ、その位相は装置が地球上のどこにあるかに依存するからだ。Physical Review Letters 137, 081601（2026年8月17日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

The layered compound γ-PtBi₂ is a topological semimetal whose surface hosts Fermi arcs — open segments of Fermi surface that connect bulk Weyl points and exist only because of the bulk topology. Recent work found signatures of surface superconductivity in this material, with gap openings implying a critical temperature orders of magnitude above the bulk value. The claim was exciting but incomplete: no superconducting vortices had been identified, and without vortices one cannot be sure the surface state possesses genuine macroscopic phase coherence rather than merely a spectroscopic gap.

Jose Antonio Moreno, Isabel Guillamón, Paul C. Canfield, Hermann Suderow and colleagues settle the question with very low temperature scanning tunneling microscopy. They find robust superconductivity with T_C = 2.9 K and an upper critical field H_C2 ≈ 1.8 T, linked to the Fermi arcs. Decisively, they observe quantized superconducting vortices and the Josephson effect — the two textbook manifestations of a well-defined superconducting phase. Together these demonstrate genuine two-dimensional macroscopic quantum phase coherence confined to the surface of a Weyl semimetal, a combination of topology and superconductivity that has been sought for its potential to host unconventional pairing. Published in Physical Review Letters 137, 086001 (17 August 2026).

層状化合物γ-PtBi₂はトポロジカル半金属で、その表面にはフェルミアーク——バルクのワイル点同士を結ぶ開いたフェルミ面の断片で、バルクのトポロジーゆえに存在する——が宿る。近年の研究はこの物質に表面超伝導の兆候を見出しており、開いたギャップからはバルクの値より桁違いに高い臨界温度が示唆されていた。魅力的ではあるが不完全な主張でもあった。超伝導渦（ボルテックス）が同定されていなかったからだ。渦がなければ、表面状態が分光的なギャップを持つだけでなく真のマクロな位相コヒーレンスを備えているのか確信が持てない。

Jose Antonio Moreno・Isabel Guillamón・Paul C. Canfield・Hermann Suderowらは、超低温走査トンネル顕微鏡でこの問いに決着をつけた。フェルミアークに結びついた頑健な超伝導が見出され、T_C = 2.9 K、上部臨界磁場H_C2 ≈ 1.8 Tである。決定的なのは、量子化された超伝導渦とジョセフソン効果——超伝導位相が明確に定義されていることの教科書的な2つの現れ——を観測したことだ。両者は相まって、ワイル半金属の表面に閉じ込められた真の2次元マクロ量子位相コヒーレンスを実証する。非従来型のクーパー対形成を宿す可能性ゆえに探し求められてきた、トポロジーと超伝導の組み合わせである。Physical Review Letters 137, 086001（2026年8月17日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

The word “wave” carries an assumption: that a disturbance propagates. Waves on a shore, sound in air, light in a fibre — and gravitational waves, ripples in spacetime itself, which have been detected directly for a decade now. Yet there is a known exception in wave physics. Some perturbations remain spatially localized forever, coexisting with propagating modes at the same frequency and refusing to radiate away. These are bound states in the continuum (BICs), a concept born in quantum mechanics in 1929 and now a workhorse of photonics, where quasi-BICs deliver ultrahigh-Q resonances.

Rodrigo Berté asks what BICs would look like for gravitational waves, and formulates the corresponding theory. The motivation is concrete. Photons and gravitational waves — and the hypothetical graviton — can convert into one another in strong magnetic fields, but the two waves fall out of phase in that setting, spoiling the conversion. In photonics this kind of dissonance is routinely circumvented using quasi-BICs; the proposal is to do the same by localizing gravitational waves. If it works, gravitational-wave quasi-BICs would become a tool for probing both what exists within spacetime and the nature of spacetime itself — including the effects on quantum systems of shaking flat spacetime at very high frequencies. Published in Physica Scripta (2026); presented via Science X Dialog on 14 August 2026.

「波」という言葉には前提が含まれている。擾乱が伝播するという前提だ。浜辺に寄せる波、空気中の音、光ファイバー中の光——そして、この10年で直接検出されるようになった時空そのものの波紋、重力波もそうである。しかし波動物理には既知の例外がある。ある種の擾乱は永遠に空間的に局在したままで、同じ周波数の伝播モードと同居しながら、放射して逃げることを拒む。これが連続体中の束縛状態（BIC）だ。1929年に量子力学で生まれた概念で、いまやフォトニクスの主力である。準BICが超高Q共振を実現するからだ。

Rodrigo Bertéは、重力波にとってBICとは何かを問い、対応する理論を定式化した。動機は具体的である。光子と重力波——そして仮説上のグラビトン——は強磁場中で互いに変換されうるが、その状況では2つの波の歩調が合わなくなり、変換が損なわれる。フォトニクスではこの種の不協和を準BICで日常的に回避している。ならば重力波を局在させることで同じことができるのではないか、という提案だ。これがうまくいけば、重力波の準BICは時空の中に何があるかと、時空そのものの性質の双方を探る道具になる——平坦な時空を非常に高い周波数で揺さぶったとき量子系に何が起きるか、という問いも含めてである。Physica Scripta（2026年）掲載、2026年8月14日にScience X Dialogで紹介。

🇯🇵 日本語で読む

Simulating electrons and nuclei moving together out of equilibrium — nonadiabatic molecular dynamics (NAMD) — governs everything from photocatalysis to how a qubit loses coherence. The bottleneck has been the excited-state landscape: a general, accurate, efficient method for computing potential energy surfaces, forces and nonadiabatic couplings for multiple electronic states at once. Machine learning has transformed ground-state simulation, and has shown promise for excited states in isolated molecules, but a unified framework for general condensed matter systems has remained out of reach.

Changwei Zhang, Weibin Chu, Hongjun Xiang and colleagues introduce on-the-fly neural network NAMD for solids. An equivariant neural network predicts the system Hamiltonian itself rather than energies alone, from which excited-state energies, forces and nonadiabatic coupling vectors follow at a fraction of the cost of ab initio calculation. Crucially, the approach makes simulations at hybrid functional accuracy feasible, a level previously inaccessible for NAMD in solids. Three demonstrations make the case: correcting order-of-magnitude errors in the carrier dynamics that conventional procedures predict for a MoS₂/WS₂ heterostructure; simulating photoinduced ferroelectric switching, previously out of reach entirely; and capturing real-time polaron formation in TiO₂ at the hybrid-functional level. Published in Physical Review Letters 137, 076905 (14 August 2026).

電子と原子核が非平衡状態でともに動く様子のシミュレーション——非断熱分子動力学（NAMD）——は、光触媒から量子ビットのコヒーレンス喪失まで幅広い現象を支配する。ボトルネックは励起状態のランドスケープにあった。複数の電子状態についてポテンシャルエネルギー面・力・非断熱結合を一度に計算する、汎用的で正確かつ効率的な手法が欠けていたのだ。機械学習は基底状態のシミュレーションを一変させ、孤立分子の励起状態でも有望さを示してきたが、一般の凝縮系に対する統一的枠組みは手の届かないままだった。

Changwei Zhang・Weibin Chu・Hongjun Xiangらは、固体に対するオンザフライ・ニューラルネットワークNAMDを導入した。同変ニューラルネットワークがエネルギーではなく系のハミルトニアンそのものを予測し、そこから励起状態エネルギー・力・非断熱結合ベクトルが第一原理計算の何分の一かのコストで得られる。決定的なのは、固体のNAMDではこれまで到達不可能だったハイブリッド汎関数精度でのシミュレーションが可能になったことだ。3つの実証がその価値を示す。MoS₂/WS₂ヘテロ構造で従来手法が予測するキャリアダイナミクスの桁違いの誤差を訂正すること、これまで全く手が届かなかった光誘起強誘電スイッチングのシミュレーション、そしてハイブリッド汎関数レベルでのTiO₂中のポーラロン形成のリアルタイム再現である。Physical Review Letters 137, 076905（2026年8月14日）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Quantum teleportation transfers a quantum state from sender to receiver using shared entanglement, without the state itself travelling across the channel. Almost every demonstration so far has moved one state at a time, which is a poor match for networks that will need to carry many modes in parallel.

Y. Lou and colleagues now report hundred-channel reconfigurable quantum teleportation. Programmable holographic engineering, based on a weighted Gerchberg–Saxton algorithm, shapes a beam into a 10×10 array of 100 independently addressable spatial modes that act as naturally spatially separable quantum channels. A measurement-free, all-optical feedforward then transfers quantum information across every channel at once, with no detection-and-correction step in the loop. The team teleported the complete 100-mode array and, as a demonstration, a 100-pixel image of the letter “Q”, with fidelities beating the corresponding classical limits. Because the channel count and layout are reconfigurable in software, the scheme offers a concrete route to scaling continuous-variable quantum networks. Published in Physical Review Letters on 20 August 2026 and highlighted by APS Physics.

量子テレポーテーションは、あらかじめ共有したもつれを使い、状態そのものを通信路に流すことなく送り手から受け手へ量子状態を移す技術だ。しかしこれまでの実証はほぼすべて一度に1つの状態を送るもので、多数のモードを並列に運ぶ将来の量子ネットワークとは相性が悪かった。

Louらは今回、100チャンネルの再構成可能な量子テレポーテーションを実証した。重み付きGerchberg–Saxtonアルゴリズムに基づくプログラマブル・ホログラフィでビームを整形し、10×10＝100個の独立制御可能な空間モード——自然に空間的に分離された量子チャンネル——を生成する。そこに測定を介さない全光学フィードフォワードを組み合わせることで、測定・補正のループを挟まずに全チャンネルの量子情報を一括転送した。100モード配列全体に加え、実演として文字「Q」を描いた100画素の画像を、対応する古典限界を超える忠実度でテレポートすることに成功。チャンネル数や配置をソフトウェアで組み替えられるため、連続量量子ネットワークのスケールアップに直結する。Physical Review Letters 2026年8月20日付掲載、APS Physics でも紹介された。

🇯🇵 日本語で読む

An optical microcomb is a set of light frequencies spaced as evenly as the teeth of a comb, generated inside a microresonator on a chip. Beat two comb lines together on a fast photodiode and you get a microwave or millimetre-wave tone whose purity inherits the optical comb’s precision. Millimetre waves carry far more bandwidth than today’s wireless bands, but generating them stably has been the bottleneck.

A team led by Luke Peters, Antonio Cutrona, Alessia Pasquazi and Marco Peccianti at Loughborough University’s Emergent Photonics Research Centre, with collaborators at the University of Sussex, City University of Hong Kong and QXP Technologies, take a different route to the comb: instead of simply pumping a chip microresonator with a laser, they place the rice-grain-sized microresonator inside a much larger loop of optical fibre. Light circulates through both, so the desired states start on their own and stay locked — the team reports the comb surviving mechanical disturbance of the optical table. From that comb they generate several precisely spaced millimetre-wave frequencies simultaneously, rather than the single tone targeted by earlier work, and show that individual comb lines can be boosted or suppressed to tailor the output. Applications range from higher-capacity 6G links to radar, radio astronomy and the precision timing needed by quantum technologies. Published in Nature Communications, 20 August 2026.

光マイクロコムとは、チップ上のマイクロ共振器の中で生成される、櫛の歯のように等間隔に並んだ光の周波数列である。2本のコム線を高速フォトダイオードで混ぜ合わせれば、光コムの精度をそのまま受け継いだマイクロ波やミリ波の信号が得られる。ミリ波は現行の無線帯より桁違いに広い帯域を持つが、安定に生成することが長らくボトルネックだった。

ラフバラ大学Emergent Photonics研究センターのLuke Peters・Antonio Cutrona・Alessia Pasquazi・Marco Pecciantiら（サセックス大学、香港城市大学、QXP Technologiesとの国際共同）は、コムの作り方を変えた。チップのマイクロ共振器にレーザーを注入するだけでなく、米粒サイズの共振器をはるかに長い光ファイバーのループの中に組み込むのだ。光が両者を循環することで目的の状態がひとりでに立ち上がり、安定して保たれる——実験装置の横で人が飛び跳ねてもコムは崩れなかったという。このコムから、従来研究が狙ってきた単一周波数ではなく精密に等間隔な複数のミリ波を同時に生成し、さらに個々のコム線の強弱を制御して出力を用途に合わせられることも示した。大容量6G通信のほか、レーダー、電波天文学、量子技術が要求する精密タイミングへの応用が見込まれる。Nature Communications 2026年8月20日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Symmetry is the rulebook of solid-state physics. In a crystal, selection rules forbid harmonic coupling between zone-centre modes belonging to inequivalent irreducible representations — vibrations of the wrong symmetry simply cannot mix. Anharmonic processes could in principle bridge symmetry sectors, but direct evidence for such a mechanism in thermodynamic equilibrium had been missing.

An international team with first authors Francesco Barantani and Xinyue Peng, led by Edoardo Baldini (University of Texas at Austin) with theory from Angel Rubio’s group at the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD) and collaborators including Kiel University and Sapienza, now provides it. Their material is the van der Waals crystal 4Hb-TaS₂, which hosts a ferroaxial charge density wave: electronic modulation intertwines with a rotational lattice distortion, forming star-of-David clusters that can point either way and thereby break multiple mirror symmetries while leaving the crystal with a built-in sense of rotation. Using helicity-resolved Raman micro-spectroscopy, which resolves individual ferroaxial domains, the team finds a temperature-dependent interplay in which amplitude fluctuations of the charge order act as a resonant intermediary between phonons of different symmetry, hybridizing them and strongly enhancing the chiral (Raman optical activity) response — a channel they name resonant chiral dressing, reproduced by a full theoretical treatment. Because the effect survives to room temperature, it offers a practical handle for detecting and eventually controlling ferroaxial states, which are hard to see precisely because they carry no net electric or magnetic moment. Published in Nature Physics 22, 720–727 (1 May 2026); re-reported in the general press on 20 August 2026.

対称性は固体物理のルールブックだ。結晶では互いに等価でない既約表現に属するゾーン中心モード同士の調和的結合は選択則によって禁じられる——対称性の合わない振動はそもそも混ざり合えない。非調和過程が対称性の壁を越えて結合を媒介しうることは原理的には知られていたが、熱平衡下でその機構を直接示した例はなかった。

Francesco Barantani・Xinyue Pengを筆頭著者とし、Edoardo Baldini（テキサス大学オースティン校）が率い、Angel Rubioグループ（マックス・プランク物質構造動力学研究所＝MPSD）が理論を担当、キール大学やサピエンツァ大学なども加わった国際チームが、その直接的証拠を示した。舞台となったのはファンデルワールス結晶4Hb-TaS₂で、この物質はフェロアキシャル電荷密度波をもつ。電子的な変調が格子の回転歪みと絡み合い、「ダビデの星」型クラスターがどちら向きにも配向しうる——結果として複数の鏡映対称性が破れ、結晶に固有の「回転の向き」が刻まれる。チームは単一のフェロアキシャル・ドメインを分解できるヘリシティ分解ラマン顕微分光を用い、電荷秩序の振幅ゆらぎが共鳴的な仲介役となって対称性の異なるフォノン同士を混成させ、カイラルな応答（ラマン光学活性）を大きく増強する温度依存の相互作用を発見した。この経路を共鳴カイラル・ドレッシングと名づけ、理論的にも完全に再現している。効果が室温でも生き残る点が実用上重要で、正味の電気・磁気モーメントを持たないがゆえに観測が難しいフェロアキシャル状態を、検出し将来的に制御するための実際的な手がかりとなる。Nature Physics 22, 720–727（2026年5月1日付）掲載、一般向け報道は2026年8月20日。

🇯🇵 日本語で読む

Two of the deepest open problems in physics — how to quantize gravity, and what drives the accelerating expansion of the Universe — are usually attacked separately. A new single-author study argues they may be two views of the same thing.

Savvas M. Koushiappas proposes a cosmological uncertainty relation: the scale factor of the Universe and its rate of expansion cannot both be specified with arbitrary precision, in the same way that position and momentum cannot in ordinary quantum mechanics. Imposing that relation modifies the Friedmann equation governing cosmic expansion, and the modification behaves, at late times, exactly like the accelerated expansion that cosmologists currently attribute to dark energy — here it emerges instead as a macroscopic imprint of quantum gravity, with no new energy component added by hand. The paper presents the resulting Hubble diagram and the residuals relative to ΛCDM, and notes that depending on the detailed form of the relation the same construction can replace the Big Bang singularity. It remains a theoretical proposal that must be confronted with precision cosmological data. Published in Physical Review D (2026); press coverage 21 August 2026.

重力の量子化と、宇宙の加速膨張を駆動する正体——物理学最深部の2つの未解決問題は、通常は別々に攻められる。今回の単著論文は、この2つが同じ事柄の別の顔かもしれないと主張する。

Savvas M. Koushiappasが提案するのは「宇宙論的不確定性関係」だ。通常の量子力学で位置と運動量を同時に確定できないのと同じように、宇宙のスケールファクター（大きさ）とその膨張率も、両方を任意の精度で指定することはできないとする。この関係を課すと宇宙膨張を支配するフリードマン方程式が修正され、その修正項は後期宇宙において、現在の宇宙論が暗黒エネルギーに帰している加速膨張とまさに同じ振る舞いを示す——つまり加速膨張が、新しいエネルギー成分を手で付け加えることなく、量子重力の巨視的な痕跡として自然に現れるのである。論文では得られたハッブル図とΛCDMからの残差が示され、関係式の具体的な形によってはビッグバン特異点そのものを置き換えうることも指摘されている。もちろん現段階では理論的提案であり、精密宇宙論データとの突き合わせが今後の課題だ。Physical Review D（2026年）掲載、報道は8月21日。

🇯🇵 日本語で読む

In an integrated photonic circuit, light is guided in a core — usually silicon nitride, prized for low loss and strong Kerr nonlinearity — while the surrounding cladding, typically silica, is treated as mere packaging whose job is to keep the light confined. Silicon nitride, however, provides too little Raman gain on its own, so Raman lasing had never been achieved in a silicon nitride integrated platform.

Arghadeep Pal, Alekhya Ghosh, Pascal Del’Haye and colleagues borrow the missing capability from the cladding. Because a fraction of the guided field always extends beyond the core, they engineered silica-clad silicon nitride ring resonators so that roughly 31% of the optical field sits in the cladding, then pumped them with a continuous-wave laser. A new line appeared 11 THz from the pump — the signature of stimulated Raman scattering in silica — with an on-chip lasing threshold of 143 mW. Letting the two materials work together, so that silica supplies Raman gain while the silicon nitride core supplies the Kerr nonlinearity that builds optical frequency combs, optimized devices generated combs spanning more than 400 nm with over 32% conversion efficiency. The same design philosophy — choosing core and cladding for complementary nonlinearities rather than treating the cladding as inert — should extend to other material pairs. Published in Advanced Photonics 8(4), 046008 (23 June 2026); publicized in August 2026.

集積フォトニクス回路では、光はコア——低損失と強いカー非線形性をもつ窒化ケイ素（Si₃N₄）が定番——に閉じ込められ、その周囲のクラッド（通常はシリカ）は光を閉じ込めるだけの「包装材」と見なされてきた。しかし窒化ケイ素自身はラマン利得が乏しく、窒化ケイ素の集積プラットフォームでラマン発振が実現された例はこれまでなかった。

Arghadeep Pal・Alekhya Ghosh・Pascal Del’Hayeらは、足りない能力をクラッドから「借りる」ことにした。導波モードの一部は必ずコアの外へ染み出す。そこでシリカで覆った窒化ケイ素のリング共振器を、光の場のおよそ31%がクラッド側に分布するよう設計し、連続波レーザーで励起した。するとポンプ光から11 THz離れた位置に新たな輝線が出現——シリカ中の誘導ラマン散乱の signature であり、オンチップのしきい値は143 mWだった。シリカがラマン利得を、窒化ケイ素コアが光周波数コムを生むカー非線形性を、それぞれ分担する形で協働させることで、最適化した素子では幅400 nm超・変換効率32%超のコム生成に成功している。クラッドを不活性な部材と見なさず、コアと相補的な非線形性をもつ材料として選ぶというこの設計思想は、他の材料の組み合わせにも展開できる。Advanced Photonics 8(4), 046008（2026年6月23日付）掲載、報道は2026年8月。

🇯🇵 日本語で読む

High-harmonic generation (HHG) — an intense laser driving atoms to emit light at far higher frequencies, up into the X-ray range — is the foundation of attosecond science, work recognized by the 2023 Nobel Prize in Physics. For three decades it has been described by the single-active-electron picture: one electron tunnels out, is accelerated by the field, and recombines, which fixes a sharp cutoff photon energy at the ionization potential plus about 3.2 times the ponderomotive energy (I_p + 3.2U_p), beyond which emission collapses.

Siyang Wang, Jieyu Yan, Alba de las Heras, Luis Plaja, Dimitar Popmintchev and Tenio Popmintchev (University of California San Diego, and the Institute of Photonics at TU Wien) now show experimentally that this limit is not fundamental. Driving helium, they observe a weak secondary plateau that carries coherent emission past the conventional cutoff above 120 eV and all the way to the water window at 280 eV. The mechanism is double-electron recombination of strongly correlated electron pairs, and it obeys a new cutoff scaling of up to 5.5 times the ponderomotive energy instead of the textbook 3.2. The effect appears in helium, where electron correlation is strongest, and not in the valence electrons of argon or neon — direct evidence that the two electrons are acting together. Beyond extending coherent X-ray sources, the secondary plateau becomes a probe of attosecond-timescale electron–electron correlation, with a route toward molecules and correlated solids. Published in Nature Photonics, 7 August 2026.

高次高調波発生（HHG）——強いレーザーで原子を駆動し、はるかに高い周波数のX線領域まで光を放出させる現象——はアト秒科学の土台であり、2023年ノーベル物理学賞の対象となった技術でもある。この30年、HHGは単一活性電子の描像で語られてきた。1個の電子がトンネルで飛び出し、電場に加速され、再結合する。そこから、イオン化ポテンシャルにポンデロモーティブエネルギーの約3.2倍を加えた値（I_p + 3.2U_p）という鋭いカットオフ光子エネルギーが決まり、それを超えると放射は急減するとされてきた。

Siyang Wang・Jieyu Yan・Alba de las Heras・Luis Plaja・Dimitar Popmintchev・Tenio Popmintchevら（カリフォルニア大学サンディエゴ校／ウィーン工科大学）は今回、この限界が本質的なものではないことを実験で示した。ヘリウムを駆動すると、120 eV超の従来カットオフを越えてコヒーレント放射を運ぶ弱い第2プラトーが現れ、ウォーターウィンドウ（280 eV）まで到達したのである。機構は強く相関した電子対の二電子同時再結合で、カットオフ則は教科書的な3.2倍ではなく最大でポンデロモーティブエネルギーの5.5倍に従う。この効果は電子相関が最も強いヘリウムで現れ、アルゴンやネオンの価電子では現れない——2個の電子が協調して働いている直接的な証拠だ。コヒーレントX線源の高エネルギー化にとどまらず、この第2プラトーはアト秒スケールの電子相関そのものを探るプローブとなり、分子や強相関固体への展開も視野に入る。Nature Photonics 2026年8月7日付掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Push a metal into a strong enough magnetic field and its carriers collapse into the lowest Landau level — the quantum limit. Beyond it, the textbook Lifshitz–Kosevich description says the familiar magnetoresistance oscillations, periodic in 1/B, should simply stop. The pentatellurides have stubbornly refused to comply, showing log(B)-periodic and other anomalous oscillations that different groups have attributed to different many-body effects, with no unified picture.

C. Kaufmann Ribeiro, J. Larrea Jiménez, S. M. Thomas and J. C. Palmstrom and colleagues (Institute of Physics, University of São Paulo; Los Alamos National Laboratory; University of Washington) measured ZrTe₅ single crystals down to 700 mK and in pulsed magnetic fields up to 60 tesla (work supported by Los Alamos National Laboratory and the National High Magnetic Field Laboratory). They find robust non-1/B oscillations that persist well past the quantum limit and whose temperature and field dependence violates the Lifshitz–Kosevich framework. The explanation is structural rather than correlation-driven: competition between the Zeeman energy (field coupling to spin) and the cyclotron energy (orbital motion) drives a nonlinear evolution and back-bending of the Landau levels, so that low-index levels re-cross the Fermi energy at high field and produce fresh oscillations where none should exist. Carrier density and Fermi-surface size then decide which regime a given sample shows, reconciling the conflicting reports across the pentatelluride family. Published in Nature Communications 17, 6728 (22 May 2026); press coverage 17–22 August 2026.

金属に十分強い磁場をかけるとキャリアは最低ランダウ準位に押し込められる。これが量子極限だ。その先では、教科書的なリフシッツ–コセビッチ理論に従えば、1/Bに周期をもつおなじみの磁気抵抗振動は単純に消えるはずである。ところがペンタテルライド系はこれに従わず、log(B)周期をはじめとする異常な振動を示してきた。複数のグループがそれぞれ異なる多体効果を持ち出して説明を試みたが、統一像は得られていなかった。

C. Kaufmann Ribeiro・J. Larrea Jiménez・S. M. Thomas・J. C. Palmstromら（サンパウロ大学物理学研究所、ロスアラモス国立研究所、ワシントン大学）は、ZrTe₅単結晶を700 mKまで冷やし、60テスラまでのパルス磁場中で測定した（研究はロスアラモス国立研究所と米国国立強磁場研究所の支援を受けている）。その結果、量子極限をはるかに超えても持続する1/B周期でない振動を確認し、その温度・磁場依存性がリフシッツ–コセビッチの枠組みを破ることを示した。原因は多体相関ではなくバンド構造にある。ゼーマンエネルギー（磁場とスピンの結合）とサイクロトロンエネルギー（軌道運動）の競合がランダウ準位を非線形に発展させて後方屈曲（back-bending）させ、低指数の準位が高磁場で再びフェルミ準位を横切る——本来なにも起きないはずの領域に新たな振動が生まれるのだ。どのレジームが見えるかはキャリア密度とフェルミ面の大きさで決まり、ペンタテルライド系で食い違っていた報告群を統一的に説明できる。Nature Communications 17, 6728（2026年5月22日付）掲載、報道は8月17〜22日。

🇯🇵 日本語で読む

Electron microscopes image the very small by counting electrons that pass through a sample. From a physicist’s point of view that is wasteful: each electron is a quantum object, and if all you do is count it, the quantum information it carries is thrown away. The waste matters most for fragile specimens — biological molecules above all — which are destroyed long before enough electrons have been counted to form a sharp image.

Elias Pescoller and colleagues at TU Wien, with teams at the University of Vienna, JKU Linz and the University of Innsbruck, propose and analyse a concrete way to keep that information: coherently coupling the free electrons of a transmission electron microscope to a trapped-ion quantum processor. In the proposed setup, an ion trap sits in a plane conjugate to the specimen plane; a passing electron couples through the Coulomb interaction to the centre-of-mass motion of a trapped ⁴⁰Ca⁺ ion prepared in a superposition of coherent states, imprinting a relative phase that is read out on the ion qubit. Their analysis shows that single electrons can induce resolvable qubit excitations, enabling non-destructive, quantum-coherent detection and the accumulation of information across many electrons — the physics behind dose-efficient, quantum-enhanced electron microscopy. The authors note the scheme could also serve coherent state preparation and readout in quantum free-electron lasers and nanoscale electron accelerators. A quantum-computer electron microscope based on the idea is now being built at TU Wien. Published in Physical Review Letters (2026).

電子顕微鏡は、試料を通り抜けた電子を数えることで極微の世界を写す。しかし物理学の目から見ればこれは浪費だ。電子は一つひとつが量子的存在であり、ただ数えるだけでは電子が運ぶ量子情報は捨てられている。この浪費が最も痛いのは壊れやすい試料——とりわけ生体分子——である。鮮明な像を結ぶのに十分な数の電子を当てるより先に、試料のほうが壊れてしまうからだ。

Elias Pescollerらウィーン工科大学のチームは、ウィーン大学・ヨハネス・ケプラー大学リンツ・インスブルック大学と共同で、その情報を活かす具体的な方式を理論的に提案・解析した。透過型電子顕微鏡（TEM）の自由電子をイオントラップ量子プロセッサにコヒーレントに結合させるのである。提案する構成では、試料面と共役な面にイオントラップを置く。通過する電子はクーロン相互作用によって、コヒーレント状態の重ね合わせに用意された⁴⁰Ca⁺イオンの重心運動と結合し、その相対位相をイオン量子ビット上に刻み込む。解析によれば電子1個でも分解可能な量子ビット励起を誘起でき、非破壊かつ量子コヒーレントな検出と、多数の電子にわたる情報の蓄積が可能になる——低線量で量子的に増強された電子顕微鏡を支える物理である。著者らは、量子自由電子レーザーやナノスケール電子加速器におけるコヒーレントな状態準備・読み出しにも応用できると指摘する。この構想に基づく「量子コンピュータ電子顕微鏡」は現在ウィーン工科大で建設が進んでいる。Physical Review Letters（2026年）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

An ordinary crystal repeats in space; a time crystal repeats in time. In a continuous time crystal the rhythm is not imposed by a pulsed drive at all: the system is illuminated steadily and settles into an oscillation whose frequency it chooses itself.

The TU Dortmund group of Alex Greilich and Manfred Bayer had previously realized an unusually robust continuous time crystal in a semiconductor — gallium arsenide lightly doped with indium and silicon, cooled to roughly −270 °C, in which each localized electron spin talks to about a million nuclear spins; continuous optical pumping polarizes the electrons, that polarization is transferred to the nuclei, and feedback between the two sustains oscillations coherent for hours. In the new work they excite several such time crystals at once. Microscopic disorder gives each region a slightly different natural frequency, yet nearby crystals adjust until they share one frequency — the quantum echo of Huygens’ 1665 observation that two pendulum clocks on a shared beam fall into step. Here nothing mechanical connects them: the messenger appears to be spin-polarized electrons diffusing through the crystal, and synchronization survives out to about 40 micrometres, closely matching the electron spin diffusion length and more than a thousand times the size of a single oscillator. Beyond that range the oscillators go their own way. A synchronized ensemble can thus be read as one larger, composite time crystal, opening solid-state studies of collective dynamics and information transfer in networks of spin oscillators. Published in Nature Communications, 22 July 2026; press coverage 24 August 2026.

通常の結晶が空間方向に周期構造をもつのに対し、時間結晶は時間方向に繰り返す。とくに連続時間結晶では、リズムはパルス駆動によって外から押しつけられるのではない。系は定常的に照らされているだけで、振動数は系自身が決める。

ドルトムント工科大学のAlex Greilich・Manfred Bayerらはこれまでに、半導体中で異例に頑健な連続時間結晶を実現していた。インジウムとシリコンを微量添加したガリウムヒ素を約−270 °Cまで冷却した系で、局在した電子スピン1個がおよそ100万個の核スピンと相互作用する。連続的な光ポンピングで電子スピンを偏極させ、その偏極を核スピンへ移し、両者のフィードバックが数時間もコヒーレントな振動を維持する。今回の研究では、この時間結晶を同時に複数励起した。微視的な不均一のため各領域の固有振動数はわずかに異なるはずだが、近接する時間結晶は互いに歩み寄って共通の振動数にロックした——1665年にホイヘンスが、同じ梁に吊した2つの振り子時計がやがて歩調を合わせることに気づいた現象の、量子版というべき振る舞いである。ただし今回は機械的な連結が一切ない。媒介役は結晶中を拡散するスピン偏極電子とみられ、同期は約40マイクロメートル——電子スピン拡散長とよく一致し、振動子1個のサイズの1000倍以上——まで及んだ。この距離を超えると各振動子は勝手な振動数に戻る。同期した集団は1つのより大きな複合時間結晶とみなせるため、固体素子の中でスピン振動子ネットワークの集団ダイナミクスや情報伝達を研究する道が開ける。Nature Communications 2026年7月22日付掲載、報道は8月24日。

🇯🇵 日本語で読む

Since the early 2000s, accelerator experiments have turned up a growing crowd of hadrons whose quantum numbers do not sit comfortably in the 1964 quark model. Physicists lump them together as XYZ states: they may be hybrids containing excited gluons, tetraquarks, or loosely bound molecules of ordinary hadrons. One of them, Y(2175) — recently renamed φ(2170) by the Particle Data Group — was reported by BaBar in 2006 near 2.16 GeV in the strangeonium region (states built from a strange quark and its antiquark) and later seen by BES and Belle, but always through electron–positron annihilation and never through any other production mechanism.

The GlueX Collaboration in Experimental Hall D at the Thomas Jefferson National Accelerator Facility set out to change that. CEBAF’s electrons are converted by an ultrathin diamond wafer into an intense beam of spin-aligned high-energy photons, which strike protons in a liquid-hydrogen target millions of times per second — a photoproduction channel available at this intensity nowhere else. From 334 pb⁻¹ of data taken with photon energies between 8.0 and 11.6 GeV, the team measured for the first time the cross section of the exclusive reaction γ+p → φ(1020)π⁺π⁻p, reconstructed through the final state K⁺K⁻π⁺π⁻p.

Using the resonance parameters quoted by the Particle Data Group, no evidence for Y(2175)/φ(2170) appeared, and the paper instead sets upper limits on its photoproduction cross section. What did appear was a structure at m(φπ⁺π⁻) = 2.24 GeV/c² with a statistical significance of about 5σ, whose parameters differ from those of the state being sought; Jefferson Lab’s account of the work refers to it as Y(2240) and to a second, weaker structure near 1.82 GeV at 3σ as X(1830). Because photoproduction probes the strong force differently from e⁺e⁻ annihilation, the result gives theorists a fresh handle on which exotic quark–gluon configurations nature actually realizes; the collaboration notes that a full partial-wave analysis of this five-body final state would need a larger data set. Published in Physical Review Letters 136, 251902 (June 2026); Jefferson Lab feature 26 August 2026.

2000年代以降、加速器実験は1964年のクォーク模型に素直には収まらない量子数をもつハドロンを次々と見つけてきた。物理学者はこれらをまとめてXYZ状態と呼ぶ。励起グルーオンを含むハイブリッド、テトラクォーク、あるいは通常ハドロンが緩く結合した分子的状態などが候補だ。そのひとつY(2175)——最近になって素粒子データグループ（PDG）によりφ(2170)へ改称された——は、2006年にBaBarが約2.16 GeVのストレンジオニウム領域（ストレンジクォークと反ストレンジクォークからなる状態の領域）で報告し、のちにBESやBelleも観測した。ただし生成過程はいつも電子・陽電子消滅で、それ以外の過程では一度も観測されていなかった。

ジェファーソン研究所（Thomas Jefferson National Accelerator Facility）実験ホールDのGlueX国際共同実験はここに挑んだ。CEBAFの電子ビームを極薄のダイヤモンド薄膜で偏極のそろった高エネルギー光子ビームに変換し、液体水素標的中の陽子へ毎秒数百万回打ち込む——この強度の光生成チャンネルを持つ施設は世界に他にない。光子エネルギー8.0〜11.6 GeVで取得した334 pb⁻¹のデータから、終状態K⁺K⁻π⁺π⁻pを再構成し、排他反応γ+p → φ(1020)π⁺π⁻pの断面積を世界で初めて測定した。

PDGが与える共鳴パラメータを用いた解析ではY(2175)/φ(2170)の証拠は現れず、論文はその光生成断面積に上限を与えるにとどまった。代わりに現れたのがm(φπ⁺π⁻)＝2.24 GeV/c²に位置する統計的有意度約5シグマの構造で、そのパラメータは探していた状態のものとは異なる。ジェファーソン研究所の解説記事はこれをY(2240)、さらに約1.82 GeVに現れた3シグマの弱い構造をX(1830)と呼んでいる。光生成は電子・陽電子消滅とは異なる形で強い力を探るため、自然界が実際にどんなエキゾチックなクォーク・グルーオン配位を実現しているのかを絞り込む新しい手がかりになる。ただし共同実験は、この5体終状態の完全な部分波解析にはより大きなデータ量が必要だと述べている。Physical Review Letters 136, 251902（2026年6月）掲載、ジェファーソン研究所の解説記事は8月26日。

🇯🇵 日本語で読む

A quantum droplet is not held together the way a raindrop is. In ultracold gases, a mean-field attraction that would ordinarily collapse the cloud is arrested by a quantum effect — usually beyond-mean-field fluctuations — leaving a self-bound blob that survives with no trap at all. Droplets of this kind have been seen in dipolar gases and in Bose–Bose mixtures. Mixtures of bosons and fermions, however, were widely expected not to droplet in the strongly interacting regime, and existing theories could only describe them when the interactions were weak.

Sam Foster, Olivier Bleu, Jesper Levinsen and Meera M. Parish (Monash University, with the Institut für Theoretische Physik at Heidelberg) revisit the canonical problem of a Fermi gas immersed in a weakly repulsive Bose–Einstein condensate at zero temperature. They build a variational ansatz that incorporates pair correlations and reproduces the known polaron limits, which lets them map the phase diagram across the full range of boson–fermion interactions rather than only the weak-coupling corner. The result: near a resonant boson–fermion interaction, self-bound droplets appear for boson–fermion mass ratios in the vicinity of unity — a range accessible in existing cold-atom laboratories — with the attraction balanced by the fermions’ degeneracy pressure. Raising the fermion density instead drives phase separation between the mixture and excess fermions, together with behaviour reminiscent of a liquid–gas critical point. The prediction hands experimentalists a concrete new state of matter to hunt for. Published in Physical Review Letters 137, 073402 (14 August 2026).

量子液滴は、雨粒のように表面張力で丸くなっているのではない。極低温気体では、放っておけば雲を潰してしまう平均場的な引力が、量子効果——多くの場合は平均場を超えるゆらぎ——によって食い止められ、トラップがなくても自分自身で束縛したかたまりが残る。この種の液滴は双極子気体やボース・ボース混合系で観測されてきた。しかしボース粒子とフェルミ粒子の混合系では、強相互作用領域で液滴はできないだろうと広く考えられており、既存の理論も相互作用が弱い場合しか扱えなかった。

Sam Foster・Olivier Bleu・Jesper Levinsen・Meera M. Parish（モナッシュ大学、ハイデルベルク大学理論物理学研究所と共同）は、絶対零度で弱く斥力的なボース・アインシュタイン凝縮体の中にフェルミ気体を浸すという古典的な問題を改めて解いた。彼らは対相関を取り込んだ変分アンザッツを構築し、既知のポーラロン極限を正しく再現させることで、弱結合の隅だけでなくボース・フェルミ相互作用の全領域にわたって相図を描くことに成功した。その結果、共鳴的なボース・フェルミ相互作用の近傍では、ボース粒子とフェルミ粒子の質量比が1に近い領域——現在の冷却原子実験で到達可能な範囲——で自己束縛した液滴が現れる。引力はフェルミ粒子の縮退圧と釣り合っている。一方、フェルミ粒子の密度を上げると、混合気体と余剰フェルミ粒子との相分離が起こり、液相・気相の臨界点を思わせる振る舞いも現れた。実験家にとっては、探しに行くべき新しい物質状態が具体的に示されたことになる。Physical Review Letters 137, 073402（2026年8月14日付）掲載。

🇯🇵 日本語で読む

Magnetism has traditionally come in two flavours: ferromagnets, whose spins align and produce a net moment, and antiferromagnets, whose spins cancel. Altermagnetism has recently been proposed as a third class — the net moment cancels as in an antiferromagnet, yet the electronic bands are spin-split in momentum space without relying on spin–orbit coupling. Ruthenium dioxide (RuO₂) became the most-studied candidate and then the most contested one: muon-spin-rotation, neutron and photoemission studies on bulk crystals and thick, strain-relaxed films have converged on the conclusion that RuO₂ shows no magnetic order.

A study in Science Advances led by Yichen Zhang and Seung Gyo Jeong, with corresponding authors Ming Yi (Rice University), Bharat Jalan (University of Minnesota) and Milan Radovic (Paul Scherrer Institute), argues that the ultrathin limit is a different regime. Below roughly 4 nm, RuO₂ grown on TiO₂(110) is fully clamped by the substrate and carries substantial epitaxial strain. Using spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy supported by ab initio calculations, and two measurement geometries to separate intrinsic signal from artefacts, the team mapped the electronic structure of 2-nm-thick epitaxial RuO₂ heterostructures.

They observe an unconventional spin texture in which mirror-even and mirror-odd momentum-dependent components coexist. A comprehensive symmetry analysis rules out nonmagnetic origins for it, pointing to an emergent non-relativistic spin structure enabled by epitaxial strain — a clear departure from relaxed or bulk RuO₂. The authors frame this as strain-engineered magnetism in oxide heterostructures rather than as a settled confirmation of altermagnetism in RuO₂; given how sharply that question has been debated, independent verification on other samples and with other probes still matters. Published in Science Advances 12(31), 29 July 2026; Rice University coverage 27 August 2026.

磁性はこれまで2種類とされてきた。スピンがそろって正味の磁気モーメントを生む強磁性体と、スピンが打ち消し合う反強磁性体である。近年これに続く第3のクラスとして提案されたのがアルターマグネティズム（交替磁性）だ。正味のモーメントは反強磁性体のように打ち消される一方、スピン軌道相互作用に頼らずに電子バンドが運動量空間でスピン分裂する。二酸化ルテニウム（RuO₂）は最有力候補として最も研究され、そして最も論争的な物質になった。バルク単結晶や歪みの緩和した厚い薄膜については、ミュオンスピン回転・中性子回折・光電子分光のいずれもが「磁気秩序はない」という結論に収束しつつある。

Science Advancesに掲載された研究は、極薄領域はそれとは別の話だと主張する。筆頭著者はYichen Zhang・Seung Gyo Jeong、責任著者はMing Yi（ライス大学）・Bharat Jalan（ミネソタ大学）・Milan Radovic（ポール・シェラー研究所）。膜厚がおよそ4nmを下回ると、TiO₂(110)基板上に成長させたRuO₂は基板に完全に固定され、大きなエピタキシャル歪みを抱え込む。研究チームはスピン分解・角度分解光電子分光（スピンARPES）と第一原理計算を組み合わせ、さらに2種類の測定配置を使って装置由来の見かけの信号と本質的な信号を切り分けたうえで、厚さ2nmのエピタキシャルRuO₂ヘテロ構造の電子構造を調べた。

観測されたのは、鏡映偶（mirror-even）と鏡映奇（mirror-odd）の運動量依存成分が共存する異例のスピンテクスチャだった。包括的な対称性解析により非磁性起源は排除され、エピタキシャル歪みが可能にする非相対論的なスピン構造の出現が示唆される。歪みが緩和した薄膜やバルクのRuO₂とは明確に異なる振る舞いだ。著者らはこれを「RuO₂のアルターマグネティズムが確定した」とは位置づけず、酸化物ヘテロ構造における歪みで設計する磁性という文脈で提示している。この物質をめぐる論争の激しさを考えれば、別の試料・別の測定手法による独立検証が引き続き重要になる。Science Advances 12(31)、2026年7月29日付掲載。ライス大学による発表と報道は8月27日。

🇯🇵 日本語で読む

Water coming to a boil and a magnet losing its magnetism look like completely unrelated events, yet close to their transition points both are described by the same handful of numbers. Physicists call this universality: the microscopic mess washes out, and only a few essential features survive. The mathematical machinery behind much of it is conformal field theory (CFT), which predicts, among other things, a characteristic spectrum of energy levels at a critical point — a fingerprint of the universality class. Testing that fingerprint directly is hard, because real materials at criticality are difficult to isolate and measure level by level.

The experimental group of Manuel Endres and the theory group of Jason Alicea at Caltech, working with researchers at Université Paris-Saclay and the Technical University of Munich, instead used quantum simulators — engineered quantum systems tuned to sit at a critical point — to investigate two different conformal field theories experimentally. Measuring the universal energy spectra of synthetic matter at criticality confirms decades-old predictions and, more usefully, establishes a method: a way to identify which CFT governs a quantum system by reading out its level structure directly, rather than inferring it from bulk exponents. Published in Nature, 19 August 2026; Caltech announcement 28 August 2026.

沸騰しかけた水と、磁力を失いつつある磁石。まったく無関係に見える現象だが、転移点の近くではどちらもごく少数の数値だけで記述できてしまう。物理学者はこれを普遍性（universality）と呼ぶ。微視的な細部は洗い流され、本質的な特徴だけが生き残るのだ。その背後にある数学的な道具立てが共形場理論（CFT）で、臨界点では特徴的なエネルギー準位のスペクトル——普遍性クラスの「指紋」——が現れることを予言する。しかしこの指紋を直接検証するのは難しい。臨界状態にある実際の物質を孤立させ、準位を1本ずつ測定するのは容易ではないからだ。

そこでカリフォルニア工科大学のManuel Endres実験グループとJason Alicea理論グループは、パリ・サクレー大学およびミュンヘン工科大学の研究者と共同で、量子シミュレーター——臨界点に合わせ込んだ人工の量子系——を使い、2つの異なる共形場理論を実験的に調べた。臨界状態にある人工物質の普遍的エネルギースペクトルを測定することで数十年来の予言を裏づけただけでなく、より実用的な成果として手法を確立した点が大きい。バルクの臨界指数から間接的に推定するのではなく、準位構造を直接読み出すことで、その量子系をどのCFTが支配しているかを同定できる。Nature 2026年8月19日付掲載、カリフォルニア工科大の発表は8月28日。

🇯🇵 日本語で読む

Diamond is not only a gemstone. It forms the capsule that holds the fuel in inertial confinement fusion experiments, and planetary scientists believe it rains through the interiors of ice giants such as Neptune and Uranus. Both settings demand knowing how carbon behaves at extreme pressure — and there, for two decades, laboratory measurements and quantum-mechanical simulations disagreed about diamond’s melting temperature by up to 20%, a discrepancy worth more than 1,000 kelvin. No amount of theoretical refinement closed it.

Marius Millot, Federica Coppari, Jon H. Eggert and colleagues at Lawrence Livermore National Laboratory, using laser-driven dynamic compression with improved diagnostics developed with the University of Rochester’s Laboratory for Laser Energetics, shock-compressed microcrystalline diamond and simultaneously measured its atomic structure (X-ray diffraction), temperature (pyrometry), density (velocimetry) and optical reflectivity at pressures around 1 TPa — roughly ten million atmospheres, about three times the pressure at Earth’s centre, at temperatures above the surface of the Sun. The revised melting temperature, near 7,300 K, lands more than a thousand degrees below the influential earlier experimental value and close to what simulations had predicted; the older numbers, Eggert notes, were simply off. The data also show that under a single shock the sample does not have time to pass through the predicted intermediate BC8 crystalline phase on its way to liquid. Applied to fusion capsule design, the corrected melting curve suggests up to threefold greater energy gain. Published in Nature Physics, 13 August 2026; LLNL release the same day, with further coverage 29 August.

ダイヤモンドは宝石であるだけではない。慣性核融合実験では燃料を包むカプセルの材料であり、惑星科学者は海王星や天王星のような氷惑星の内部でダイヤモンドが雨のように降っていると考えている。どちらの舞台でも、極限圧力下で炭素がどうふるまうかを知る必要がある。ところがそこで20年間、実験室での測定と量子力学に基づくシミュレーションは、ダイヤモンドの融解温度について最大20%——1000ケルビンを超える差——で食い違い続けてきた。理論をどれだけ精密化しても埋まらなかった。

ローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）のMarius Millot・Federica Coppari・Jon H. Eggertらは、ロチェスター大学レーザー・エネルギー研究所（LLE）と共同開発した高性能診断装置を用いたレーザー駆動の動的圧縮で、微結晶ダイヤモンドを衝撃圧縮し、原子構造（X線回折）・温度（高温計）・密度（速度干渉計）・光学反射率を同時に測定した。到達したのは約1テラパスカル——およそ1000万気圧、地球中心の約3倍の圧力で、温度は太陽表面を超える。得られた融解温度は約7300 K。影響力のあった従来の実験値より1000度以上低く、シミュレーションの予測にほぼ一致した。Eggertは、以前の温度測定が1000度以上ずれていたと分かったのは悔しいが、新しい診断装置でデータ品質が劇的に向上したのは喜ばしいと述べている。さらに、単一の衝撃波では、液体になる前に予測されていた中間相BC8結晶構造を経る時間が試料にないことも示された。この補正された融解曲線を核融合カプセルの設計に反映させると、エネルギー利得を最大3倍にできる可能性がある。Nature Physics 2026年8月13日付掲載、LLNLの発表も同日、続報は8月29日。

🇯🇵 日本語で読む

Black holes need not come from dying stars. General relativity also allows microscopic black holes to form when a concentration of energy is tuned to sit exactly at the threshold between dispersing and collapsing — the domain of critical collapse. In 1993 Matthew Choptuik discovered numerically that the critical state has a startling property: discrete self-similarity, in which the same pattern of spacetime curvature repeats at ever smaller scales, like a crystal whose lattice runs in space and time. Since then this “spacetime crystal” has been studied almost entirely through demanding numerical simulations.

Christian Ecker (Goethe University Frankfurt) with Florian Ecker and Daniel Grumiller (TU Wien) found an analytic route. Their trick is the large-D expansion: solving the Einstein–massless–Klein–Gordon system — gravity coupled to a massless scalar field — in the regime of a large number of spacetime dimensions D, where the equations simplify enough to be handled analytically. They construct an infinite family of discretely self-similar solutions in closed analytic form, characterize their structure, and compare them against numerical critical solutions at finite D, identifying both universal features and behaviour peculiar to large D. As Grumiller describes it, the crystal is an unstable intermediate: nudge the energy slightly one way and it dissolves back into ordinary spacetime filled with freely streaming particles; nudge it the other way and it collapses into a tiny black hole. Analytic control over this threshold gives a new handle on primordial and microscopic black hole formation without relying wholly on numerics. Published in Physical Review Letters (12 May 2026); featured coverage 30 August 2026.

ブラックホールは死にゆく星からしか生まれないわけではない。一般相対論は、エネルギーの集中がちょうど「拡散する」か「潰れる」かの境目に調整されたとき、微小なブラックホールが形成されうることも許す。臨界重力崩壊と呼ばれる領域だ。1993年、Matthew Choptuikは数値計算によって、この臨界状態が驚くべき性質をもつことを発見した。離散的自己相似性——時空の曲率の同じパターンが、より小さなスケールへ次々と繰り返される。空間と時間の両方向に格子が走る結晶のようなものである。以来この「時空の結晶」は、ほぼすべて重い数値シミュレーションを通じて研究されてきた。

Christian Ecker（ゲーテ大学フランクフルト）とFlorian Ecker・Daniel Grumiller（ウィーン工科大）は、解析的な抜け道を見つけた。その工夫はlarge-D展開にある。重力と無質量スカラー場を結合させたアインシュタイン・無質量クライン・ゴルドン系を、時空次元数Dが大きい領域で解くと、方程式は解析的に扱えるほど単純化される。彼らはこうして離散自己相似解の無限系列を閉じた解析形で構成し、その構造を特徴づけたうえで、有限Dでの数値的な臨界解と比較して、普遍的な特徴とlarge-D特有の振る舞いの双方を同定した。Grumillerの表現では、この結晶は不安定な中間状態である。エネルギーをわずかに一方へ動かせば、自由に飛び交う粒子で満たされたふつうの時空へと溶けて消える。逆方向へ動かせば、微小なブラックホールへと崩壊する。このしきい値を解析的に扱えるようになったことで、原始ブラックホールや微小ブラックホールの形成を数値計算だけに頼らずに研究する道が開けた。Physical Review Letters（2026年5月12日付）掲載、特集報道は8月30日。

🇯🇵 日本語で読む

Quantum simulators are built to reproduce the behaviour of quantum systems too complex for classical computers. That is also their weak point: once a simulator passes the size where a classical machine can check it, how does anyone know the answer is right? “No real experiment is perfect,” as Tristan Kraft puts it — interactions differ from design, the environment intrudes, measurements carry uncertainty.

A collaboration led by Tristan Kraft (TU Munich) and Peter Zoller (University of Innsbruck and IQOQI, Austrian Academy of Sciences), with Barbara Kraus (TU Munich) and an experimental team under Manoj Joshi and Christian Roos, stops assuming the device works as designed and instead measures how it actually behaves. From the experimental data they learn the relevant Hamiltonian (the coherent interactions) and Lindbladian (the noise and dissipation), then propagate the uncertainties of that learned model through to the simulation output. The simulator therefore returns not a bare number but a result with quantified error bounds. The method was first validated on ten ions, small enough for classical computation to serve as an independent check, then extended to a chain of 51 ions. Zoller notes a longer-term consequence: quantum advantage could be judged not only on speed or size but on which machine solves a problem with the smaller verifiable error. Two-dimensional simulators are the next target. Published in Physical Review X, 13 August 2026; Innsbruck release 31 August 2026.

量子シミュレーターは、古典コンピュータには複雑すぎる量子系のふるまいを再現するために作られる。しかしそれは同時に弱点でもある。古典計算で検算できるサイズを超えてしまったら、その答えが正しいかどうかを誰がどうやって知るのか。「完璧な実験など存在しません」とTristan Kraftは言う。相互作用は設計どおりとは限らず、環境の影響が入り込み、測定にも不確かさがある。

Tristan Kraft（ミュンヘン工科大）とPeter Zoller（インスブルック大学／オーストリア科学アカデミーIQOQI）が率い、Barbara Kraus（ミュンヘン工科大）およびManoj Joshi・Christian Roosの実験チームが参加した共同研究は、「装置は設計どおりに動く」という前提を捨て、実際にどう動いているかを測る方針をとった。実験データから、コヒーレントな相互作用を表すハミルトニアンと、雑音や散逸を表すリンドブラディアンを学習し、そのモデルに含まれる不確かさがシミュレーション結果にどう伝播するかを計算する。こうしてシミュレーターは単一の数値ではなく、精度を定量化した誤差範囲つきの結果を返すようになる。手法はまず10イオン——古典計算が独立の検算役を務められるサイズ——で妥当性を確認し、その後51イオンの鎖へ拡張された。Zollerは長期的な意味も指摘する。量子優位性を、速さや規模だけでなく「どちらがより小さな検証可能な誤差で問題を解けるか」で判断できるようになる、というものだ。次の標的は2次元の量子シミュレーターである。Physical Review X 2026年8月13日付掲載、インスブルック大学の発表は8月31日。

🇯🇵 日本語で読む

Thought experiments have shaped quantum mechanics: Schrödinger’s cat, the double slit. In 1948 Richard Feynman added another, and it became a cornerstone of modern physics. In his path integral formulation, a quantum particle travelling from A to B does not follow one trajectory; every conceivable path contributes a probability amplitude, and the amplitudes are summed with phases that mostly cancel, leaving the familiar behaviour. The formulation underpins quantum field theory and statistical mechanics — yet the two postulates Feynman built it on had never been tested directly.

A team led by Shi-Liang Zhu at South China Normal University in Guangzhou, with first author Yong-Li Wen, closed that gap using single photons. They first developed a rigorous propagator-based approach that turns the postulates into something an experiment can address, then performed comprehensive measurements of a single photon’s probability amplitudes across more than 1.4 million paths (17⁵ discretized trajectories), reaching high fidelity in the measured propagators and enabling complete reconstruction of the path probability amplitudes. The postulates held. Beyond confirming a foundation that decades of calculations have quietly relied on, the technique is portable: the group hopes it can be adapted to other physical systems — for instance, to test how paths combine when photons travel through a material rather than empty space. Published in Science Advances; coverage 31 August 2026.

思考実験は量子力学を形づくってきた。シュレーディンガーの猫、二重スリット。1948年、リチャード・ファインマンはもうひとつを付け加え、それは現代物理学の礎になった。彼の経路積分による定式化では、AからBへ進む量子的な粒子はひとつの軌道をたどるのではない。考えうるすべての経路が確率振幅を寄与し、それらは位相をともなって足し合わされ、ほとんどが打ち消し合った結果として見慣れたふるまいが残る。この定式化は場の量子論や統計力学を支えている。にもかかわらず、ファインマンがその土台に据えた2つの公準は、一度も直接検証されたことがなかった。

広州の華南師範大学でShi-Liang Zhuが率い、筆頭著者をYong-Li Wenが務めたチームは、単一光子を使ってこの空白を埋めた。まず、公準を実験で扱える形に翻訳する厳密な伝播関数（プロパゲーター）ベースの手法を理論的に構築。そのうえで、140万本を超える経路（17の5乗に離散化した軌道）について単一光子の確率振幅を網羅的に測定し、伝播関数の測定に高い忠実度を達成して経路の確率振幅を完全に再構成した。公準は成り立っていた。数十年にわたる計算が暗黙のうちに頼ってきた土台を確かめたことに加え、この手法は他の系にも移植できる。研究グループは、真空中ではなく物質中を光子が進むときに経路がどう合成されるかの検証など、別の物理系への応用を期待している。Science Advances掲載、報道は2026年8月31日。

🇯🇵 日本語で読む

In 1879 Edwin Hall showed that a magnetic field applied perpendicular to a current-carrying material deflects the moving charges and produces a measurable transverse voltage. The Hall effect and its magnetic cousin, the anomalous Hall effect (AHE), became workhorses for characterizing materials and are built into sensors in cars, keyboards and medical instruments. Symmetry, however, imposes a rule: the anomalous Hall response is proportional to the out-of-plane component of the magnetization. An in-plane version had been proposed theoretically but never demonstrated, because it requires a magnetic material with just the right (very low) symmetry.

Researchers in the Lab for Investigating Quantum Materials, Interfaces and Devices at Carnegie Mellon University engineered one. Simranjeet Singh and Jyoti Katoch built atomically precise heterostructures pairing the low-symmetry topological semimetal TaIrTe₄ with the layered ferromagnetic insulator Cr₂Ge₂Te₆ (CGT). Interfacing them leaves only a single mirror plane intact; once the magnetization acquires a component within that plane, even that symmetry is broken, and a Hall response appears that depends on both in-plane and out-of-plane magnetization. Measurements across multiple devices show the effect is gate-tunable, i.e. electrostatically controllable. Shubhayu Chatterjee’s minimal symmetry-constrained model attributes it to interfacial spin–orbit coupling and exchange interaction that switch on when CGT becomes ferromagnetic at low temperature. Practically, as Singh notes, one such sensor could read magnetic field along two directions where two were needed before. Published in Nature Materials; CMU announcement 19 August 2026, wider coverage 31 August.

1879年、エドウィン・ホールは、電流の流れる物質に垂直な磁場をかけると運動する電荷が曲げられ、横方向に測定可能な電圧が生じることを示した。ホール効果とその磁性版である異常ホール効果（AHE）は物質評価の定番手法となり、自動車やキーボード、医療機器のセンサーに組み込まれている。ただし対称性がひとつの掟を課す。異常ホール応答は磁化の面直（面に垂直）成分に比例する、というものだ。面内版は理論的に提案されてはいたが、ちょうどよい（きわめて低い）対称性をもつ磁性材料が必要なため、実証されたことがなかった。

カーネギーメロン大学の量子物質・界面・デバイス研究室（LIQUID）の研究者たちは、それを設計してみせた。Simranjeet SinghとJyoti Katochは、低対称の位相的半金属TaIrTe₄と層状の強磁性絶縁体Cr₂Ge₂Te₆（CGT）を組み合わせた原子レベルで精密なヘテロ構造を作製した。両者を接合すると、残る対称性は鏡映面1枚だけになる。磁化がこの鏡映面内に成分をもった瞬間、その最後の対称性も破れ、面内磁化と面直磁化の両方に依存するホール応答が現れる。複数の素子での測定から、この効果がゲート電圧で制御可能——すなわち静電的にチューニングできる——ことも分かった。Shubhayu Chatterjeeによる対称性に基づく最小模型は、低温でCGTが強磁性になったときに立ち上がる界面のスピン軌道相互作用と交換相互作用が原因だと説明する。実用面ではSinghが指摘するとおり、これまで2つ必要だった磁場の2方向計測が、1個のセンサーで済むようになる。Nature Materials掲載、カーネギーメロン大の発表は2026年8月19日、広く報じられたのは8月31日。

🇯🇵 日本語で読む

A superconductor is usually characterized by its energy gap — the energy needed to break a Cooper pair. Some materials have more than one, because different electronic bands become superconducting with different gap sizes; bulk magnesium diboride is the textbook two-band case. The ultrathin transition-metal dichalcogenides NbSe₂ and TaS₂, heavily studied as platforms for two-dimensional superconductivity, appeared by contrast to be simple single-gap superconductors — a picture that never quite fitted all the data.

Shahar Simon, Maya Klang, Oded Millo and Hadar Steinberg at the Hebrew University of Jerusalem took tunneling data on thin exfoliated samples of both materials. The spectra turn out to match the McMillan two-band model very well — provided the interband scattering parameters are large compared with the gaps themselves. That is precisely the regime in which two gaps are smeared into what looks like one, which is why the single-gap reading survived so long even though its detailed shape resisted single-band theories. The authors place the two heavily cross-scattering gaps on the Γ and K Fermi surfaces derived from the transition-metal atoms, and show that pair breaking under magnetic field is described by the same two-band theory. A further implication: at bulk thickness, 2H-NbSe₂ is likely a three-band superconductor. The number of bands and the strength of the scattering between them govern how a superconductor responds to field, disorder and reduced dimensionality, which matters for anyone engineering these layers into Josephson junctions or superconducting qubits. Published in Physical Review Letters 137(1) (29 June 2026); Hebrew University coverage 31 August 2026.

超伝導体はふつうエネルギーギャップ——クーパー対を壊すのに必要なエネルギー——で特徴づけられる。物質によってはギャップが1つではない。異なる電子バンドがそれぞれ違う大きさのギャップで超伝導になるためで、バルクの二ホウ化マグネシウム（MgB₂）が2バンド超伝導の教科書的な例だ。一方、2次元超伝導のプラットフォームとして盛んに研究されてきた極薄の遷移金属ダイカルコゲナイドNbSe₂とTaS₂は、単一ギャップの単純な超伝導体に見えていた——すべてのデータにぴたりと合うわけではない描像のまま。

エルサレム・ヘブライ大学のShahar Simon・Maya Klang・Oded Millo・Hadar Steinbergは、両物質の薄い劈開試料に対するトンネル分光データを取得した。その形状はマクミラン（McMillan）の2バンド模型で見事に再現できる——ただしバンド間散乱のパラメータがギャップそのものより大きいという条件のもとで。これはまさに2つのギャップがぼやけて1つに見える領域であり、単一ギャップという読み方が（その詳細な形状を単一バンド理論では再現できないにもかかわらず）長く生き延びた理由でもある。著者らは、この強く交差散乱する2つのギャップが遷移金属原子由来のΓ点とK点のフェルミ面上にあると考え、磁場による対破壊も同じ2バンド理論で定量的に説明できることを示した。さらに導かれる帰結として、バルク厚の2H-NbSe₂はおそらく3バンド超伝導体だという。バンドの数とバンド間散乱の強さは、超伝導体が磁場・乱れ・低次元性にどう応答するかを左右するため、これらの層をジョセフソン接合や超伝導量子ビットに組み込もうとする立場では重要な知見になる。Physical Review Letters 137(1)（2026年6月29日付）掲載、ヘブライ大学の発表と報道は8月31日。