量子コンピュータ【ピックアップ用途】

量子コンピュータとレーザー

量子コンピュータとレーザーは、どちらも現代科学の最先端技術であり、相互に密接な関係があります。量子コンピュータは、量子力学の原理を利用して、従来のコンピュータでは困難だった複雑な計算を高速に実行するデバイスです。レーザーは、光を増幅して特定の波長で放出する技術であり、量子コンピュータの制御や計測に不可欠な役割を果たしています。主な量子コンピュータの方式を表に示します。

方式	量子ビットの物理的実体	レーザーの役割・必要な光学技術	主な長所と課題	主要な研究機関・企業
光量子方式	光回路上の光パルス	・量子状態（スクイーズド光）の生成・ホモダイン検波による状態測定・超安定・単一波長光源が不可欠	◎室温動作が可能 ◎計算の高速化・大規模化に有利 △精密な光回路の構築が難所	東京大学、理研、XANADU（加）、ORCA Computing（英）
中性原子方式	冷却・捕捉された原子	・光ピンセット（レーザー）による原子の配列・保持・リュードベリ状態への励起による演算操作・空間光変調器(SLM)による多点制御	◎数千ビット級への拡張性が高い ◎レーザーによる自由な配列操作 △演算ゲート操作の高速化が今後の課題	分子科学研究所、パスカル（仏）、QuEra Computing（米）
イオントラップ方式	真空中のイオン	・レーザー冷却による原子の運動抑制・レーザー照射による量子ゲート（演算）操作・高精度なビームステアリング技術	◎量子状態の保持時間（寿命）が長い ◎演算の精度が非常に高い △多系統の精密レーザー制御が必要	IonQ（米）、Quantinuum（米）、オックスフォード大
超伝導方式	超伝導回路の電流	・（主制御はマイクロ波）・極低温環境への信号伝送（極細ファイバー等）における光学技術の応用検討	◎現在、最も開発が進展している △極低温（10mK）への冷却が必須** △ビット間の配線が複雑化しやすい	IBM、Google、理研、富士通、Rigetti（米）
シリコン方式	半導体上の電子スピン	・スピン状態の初期化・読み取り（光励起）・シリコン同位体分離におけるレーザー技術	◎既存の半導体製造技術を流用可能 ◎量子ビットが非常に微細 △核スピン0の28Siの確保が困難	Intel、理研、日立、慶應義塾大学
トポロジカル方式	マヨラナ粒子	・理論検証段階の特殊な物理状態の観測（将来的に制御・計測での光学技術の可能性）	◎理論上、誤り訂正がほぼ不要 △現時点で量子ビットとしての実現が困難	Microsoft、デルフト工科大、コペンハーゲン大

量子コンピュータとレーザーは、互いに不可欠な存在であり、量子技術の発展に貢献しています。レーザー技術の進歩は、量子コンピュータの高性能化と実用化を促進し、将来的な量子コンピュータの応用を広げると期待されています。光響ではホモダインディテクタ（ホモダイン検出器）など量子コンピュータに関連する製品を多数扱っています。