東京大学，NTT，東海大学は，量子ホールエッジ状態上における単一電子スピンのコヒーレントな分離現象を観測した（ニュースリリース）。

量子ホール系の試料端に生じるカイラルエッジ状態は，電子のコヒーレント伝導チャネルとして働くことが知られている。また，複数のエッジチャネルが並走する系は，エッジチャネル間の相互作用により，朝永ラッティンジャー液体モデルで記述される電子ダイナミクスを示す。

これまでに，スピン電荷分離現象など，並走エッジチャネルにおける電子の分離現象が詳しく調べられてきた。ところが，単一電子が空間的に分離される際に，元々の電子の量子コヒーレンスが保たれるかどうかは調べられていなかった。

研究グループは，電子の分離が生じたのちに量子干渉効果を測定することにより，分離現象の量子コヒーレンスを調べた。実験では，それぞれスピンアップ，スピンダウンの電子を運ぶ並走エッジチャネルを用い，マッハ・ツェンダー干渉計と呼ばれる量子デバイスを構築した。

干渉計のパス内で分離現象を発生させて，量子干渉パターンに対する影響を調べた。その結果，電子の波動関数の干渉に加えて，分離された電子スピンの間の強度干渉が観測された。これは，単一電子のスピンがコヒーレントに空間的に分離されたことを示す実験結果となっている。

また，このマッハ・ツェンダー干渉計について，ボソン化法を用いた計算によって干渉パターンをシミュレートし，実験結果との比較を行なった。これにより，分離したスピンの伝播速度などの定量的な評価が可能になった。

さらに，分離したスピン間のエンタングルメント・エントロピーを計算し，スピン励起間に量子エンタングルメントが生じることを明らかにした。これは，単一の電子スピンからエンタングルしたスピン対を生成できることを意味し，超伝導接合におけるクーパー対分離とのアナロジーとして解釈することもできる。

研究グループは，トポロジカルエッジ状態における量子多体効果がもたらす新現象，新機能として，重要な知見といえるとしている。