量子デバイス開発拠点

産総研が長年培ってきた超伝導集積回路製造技術および独自アーキテクチャ技術を用いて超伝導量子アニーリングマシンを製造し、10mKにおける動作実証に成功しました。特定の組合せ最適化問題に特化した独自アーキテクチャの採用により、大規模な組合せ最適化問題を解くことが可能となります。人工知能や創薬などの幅広いビジネスへの貢献が期待できます。

現在、世界規模で超伝導量子コンピュータの研究開発が行われています。産総研は、超伝導量子回路の設計・製造・実装から極低温性能評価まで一貫して実施可能な施設・装置群「超伝導量子ファブ」を有しています。産総研の得意とする超伝導・シリコン・スピンデバイスの各製造技術と実装技術を融合し、超伝導量子ビットの高コヒーレンス化・大規模集積化に関する研究開発を実施しています。

産総研が長年培ってきたシリコンデバイス技術を活用し、シリコン量子コンピュータに向けたデバイス・集積化・回路技術を研究開発しています。量子コンピュータの性能がフルに発揮されるとされる100万ビット級の量子デバイス集積に向けて、シリコンデバイス微細化技術を活用し、現代LSIに匹敵する量子超集積技術の創成を目指しています。

量子電流には単一電子移送素子、量子電圧にはジョセフソン素子、量子抵抗には量子ホール素子が必須です。産総研は、これらの量子素子を自在に作製できる世界トップの量子電気標準デバイス拠点です。国内外大学・研究機関との連携も重視し、小型汎用量子電圧標準、量子化ホール集積素子など世界をリードする成果を挙げています。開発した技術は精密電気計測コンソーシアムなどを通じ産業界で有効に活用されています。

半導体ダイヤモンドの気相成長ならびにプロセス技術を用いて量子センシング・量子インターフェースに資する材料・デバイス開発を展開します。NV（窒素-空孔）中心の優れたスピン特性から室温でも高感度な電磁界計測が可能となり、ライフサイエンス、環境磁場計測、バッテリーやパワエレ機器のヘルスモニタリングなど幅広い応用が期待されます。

NECは超伝導回路の固体量子ビット実証（1999年）、カーボンナノチューブ（CNT）の発見（1991年）などの世界初の技術を持ちます。当ラボはNECとの連携によりナノ・量子領域での技術強化を目指します。量子アニーリングでは、超伝導パラメトロンと呼ばれる独自量子ビットと4ビットの基本構成を繰り返す方式を採用し、組合せ最適化問題を高速・高精度に解くことを目指します。量子センシングでは、産総研で開発された小型原子時計を活用し、より正確に「時を計り」、超高精度に「位置を測る」技術を広く社会実装することを目指します。このほか、CNTを利用した赤外線センサデバイス、人工知能を材料開発に活用するマテリアルズインフォマティクスなどの研究開発にも取り組んでいます。