量子ビットには冷却が必要

量子コンピュータは量子力学の原理を応用して超高速計算を実現する次世代のコンピュータです。量子コンピュータの計算を担う心臓部である、量子ビットというチップは、極低温と呼ばれる絶対零度近く（１ケルビン以下）の温度に冷却する必要があるため、特殊な冷凍機を用いて動作します。

しかし、量子ビットを制御するための装置は冷凍機の外部にあるため、熱の流入や信号品質の低下により、量子ビットを正確に制御できないという課題が存在していました。

極低温環境に配置できる制御回路

そこで、私は極低温で動作可能な量子ビット制御用半導体電子回路の研究を行っています。これにより、制御回路を極低温環境、つまり、量子ビット近傍に配置することができるため、量子ビットの制御精度向上が期待できます。さらに、極低温半導体電子回路を活用して、量子ビット周辺環境を検知し、その情報を基に誤差補正を行うことで、さらなる精度改善を目指しています。

低消費電力も乗り越える課題

しかし、極低温における半導体電子回路の特性は我々が生活する温度における特性と全く異なります。また、極低温での回路動作は発熱を招き、冷凍機内の温度が上昇することから、低消費電力動作も極めて重要な課題です。私は極低温冷凍機を用いて電子回路の特性を実測し、極低温状態でも高性能・低消費電力を実現する回路技術を探索しています。

量子コンピュータの普及には、まだまだ難しい課題が存在しますが、本研究がそれらの解決に寄与し、夢の量子コンピュータの早期実現に貢献することを信じて、日々、半導体電子回路の試作と極低温実験に励んでいます。