2/20 シリコン量子ビットの研究開発最前線： 動作原理の基礎からデバイス・集積化技術の課題まで

(国研)産業技術総合研究所　先端半導体研究センター　研究チーム長　博士(工学)　

森 貴洋　氏

専門：半導体集積デバイス工学、半導体材料工学

　昨今注目を集める量子コンピュータのハードウェアは、超伝導技術他のいわゆる５大候補を中心に群雄割拠の様相を呈しています。

　本講演はその中でも、LSIで培われた集積化技術を背景に有し、将来の大規模集積化の観点から注目される半導体量子コンピュータ技術についてお話しします。世界的な研究開発動向を大手半導体企業や研究機関およびスタートアップ企業の動きから概観し、技術的課題を整理します。量子コンピュータ業界に馴染みのない方のために、量子コンピュータ全体の動向にも触れます。また、基本素子である半導体スピン量子ビットの素子構造と動作原理の基礎を解説します。その理解の助けとなる量子コンピュータの演算原理についても簡単に説明します。

１．半導体量子コンピュータの研究開発動向

　1.1 量子コンピュータが期待される背景
　1.2 ５大ハードウェア候補
　1.3 量子コンピュータの研究開発動向・市場予測
　1.4 半導体量子コンピュータの基本素子・スピン量子ビット概説
　1.5 半導体量子コンピュータの研究開発動向
 
２．量子コンピュータ演算原理の基礎
　2.1 現代論理回路の簡単な復習
　2.2 量子回路の基礎
　2.3 量子演算の基礎
　2.4 量子アルゴリズムの基礎
 
３．半導体スピン量子ビットの動作原理の基礎
　3.1 半導体量子ビット素子の基本構造
　3.2 単一電子を閉じ込める量子ドットとは
　3.3 スピンと半導体量子ビットの動作原理の基礎
 
４．半導体スピン量子ビット集積化技術とその課題
　4.1 量子コンピュータのハードウェア実装
　4.2 半導体スピン量子ビット素子開発の論点整理
　4.3 集積化技術研究開発の最前線
　　4.3.1 デバイス設計技術（シミュレーション技術）
　　4.3.2 プロセス技術（界面形成の重要性、他）
　　4.3.3 材料技術（同位体濃縮シリコン）
　　4.3.4 集積構造設計
　　4.3.5 クライオCMOS回路／デバイス技術
　　4.3.6 極低温評価技術

　□質疑応答□

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