プログラム紹介
ムーンショット目標６2050年までに、経済・産業・安全保障を飛躍的に発展させる誤り耐性型汎用量子コンピュータを実現
プログラムディレクター北川 勝浩大阪大学 大学院基礎工学研究科 教授
研究開発プログラム概要
従来のコンピュータの進歩が限界に達しつつあるといわれるなか、爆発的に増大する様々な情報処理の需要に対応しうる量子コンピュータが注目を集めています。多様かつ複雑で大規模な実問題を量子コンピュータで高速に解くには、量子的な誤りを直しながら正確な計算を実行する誤り耐性型汎用量子コンピュータの実現が鍵となります。そのため、本研究開発プログラムでは、ハードウェア、ソフトウェア、ネットワーク及び関連する研究開発を推進していきます。
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PDからのメッセージ
誤り耐性型汎用量子コンピュータを実現するには、膨大な数の量子ビットを集積して、量子誤り訂正符号によって冗長性を持たせるとともに、物理的に生じる量子誤りを誤り耐性閾値以下にする必要があります。本事業では、一定規模の量子コンピュータを開発して量子誤り訂正の有効性を実証することを目標とします。多数の量子コンピュータを量子通信で結合して大規模化する可能性も念頭に置いて、１）ハードウェア、２）通信ネットワーク、３）理論・ソフトウェアの３つのカテゴリで、競争と協力を図りながら、研究開発プロジェクトを推進していきます。
研究開発プロジェクト
2020年度採択
| プロジェクトマネージャー（PM） | 小芦 雅斗（東京大学 大学院工学系研究科 教授） |
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| 研究開発プロジェクト概要 |
量子情報、アーキテクチャおよび物理系の研究者を結集し、量子ビットの設計、誤り耐性方式の実装、効率的に計算を実行するためのコンパイラや言語までを包含した協調設計モデルを構築します。それにより、2050年には、大規模な量子コンピュータの実現を目指します。 |
| プロジェクトマネージャー（PM） | 小坂 英男（横浜国立大学 大学院工学研究院／先端科学高等研究院 教授） |
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| 研究開発プロジェクト概要 |
超伝導量子ビットと通信用光子をつなぐため、量子メモリとオプトメカニカル結晶を融合した量子インターフェースを開発します。それにより、2050年には、大規模な超伝導量子コンピュータの実現を目指します。 |
| プロジェクトマネージャー（PM） | 高橋 優樹（沖縄科学技術大学院大学 量子情報物理実験ユニット 准教授） |
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| 研究開発プロジェクト概要 |
複数のイオントラップを光で連結する新しいアイデアにより、従来技術では達成できない、大規模化が容易なイオントラップデバイスを開発します。それにより、2050年には、大規模な量子コンピュータの実現を目指します。 |
| プロジェクトマネージャー（PM） | 古澤 明（東京大学 大学院工学系研究科 教授） |
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| 研究開発プロジェクト概要 |
独自に開発した量子ルックアップテーブル法を発展させ、大規模な誤り耐性のある量子演算を実現します。それにより、2050年には、常温動作を特徴とする大規模な光量子コンピュータの実現を目指します。 |
| プロジェクトマネージャー（PM） | 水野 弘之（株式会社日立製作所 研究開発グループ 基礎研究センタ主管研究長兼日立京大ラボ長） |
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| 研究開発プロジェクト概要 |
半導体の回路集積化技術を活かし、シリコン量子ビットの大規模化、高集積化を実現します。それにより、2050年には、高集積性・低消費電力を特徴とする大規模な量子コンピュータの実現を目指します。 |
| プロジェクトマネージャー（PM） | 山本 俊（大阪大学 大学院基礎工学研究科／量子情報・量子生命研究センター 教授） |
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| 研究開発プロジェクト概要 |
光、原子、半導体等の量子コンピュータハードウェアをネットワーク化するための要素技術を開発し、複数の中小規模量子コンピュータを接続した「ネットワーク型量子コンピュータ」を構築します。それにより、2050年には、さらなる大規模化を進め、汎用的な量子コンピュータの実現を目指します。 |
| プロジェクトマネージャー（PM） | 山本 剛（日本電気株式会社 システムプラットフォーム研究所 主席研究員） |
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| 研究開発プロジェクト概要 |
超伝導量子コンピュータの研究開発を加速するため、超伝導量子ビットの大規模化、高集積化に必要とされるハードウエア要素技術を開発します。それにより、2050年には、大規模な超伝導量子コンピュータの実現を目指します。 |
2022年度採択
ナノファイバー共振器QEDによる大規模量子ハードウェア
| プロジェクトマネージャー（PM） | 青木 隆朗（早稲田大学 理工学術院 教授） |
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| 研究開発プロジェクト概要 | 日本発の独自技術であるナノファイバー共振器QEDに基づく新方式の量子コンピューターハードウェアを開発します。単ユニットの10,000物理量子ビット程度までの大規模化とその分散化、さらに最終的な社会実装までを推進します。それにより、2050年には、圧倒的に大規模な量子ビット数を持つ分散型の誤り耐性汎用量子コンピューターと量子インターネットの実現を目指します。 |
大規模・高コヒーレンスな動的原子アレー型・誤り耐性量子コンピュータ
| プロジェクトマネージャー（PM） | 大森 賢治（自然科学研究機構 分子科学研究所 教授／研究主幹） |
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| 研究開発プロジェクト概要 | 光ピンセットを用いて大規模に配列させた冷却原子量子ビットの各々を、自在かつ高速に移動させつつゲート操作、誤り検出・訂正を行う動的量子ビットアレーを実装します。さらに、緊密な産学連携の下で全ての構成要素を統合・パッケージ化し、従来に無い高い安定性とユーザビリティを達成します。これらのイノベーションにより、2050年までに経済、産業、安全保障に革新をもたらす誤り耐性量子コンピュータの実現を目指します。 |
スケーラブルな高集積量子誤り訂正システムの開発
| プロジェクトマネージャー（PM） | 小林 和淑（京都工芸繊維大学 電気電子工学系 教授） |
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| 研究開発プロジェクト概要 | 本プロジェクトでは誤り耐性汎用量子コンピュータを実現するために、エラー訂正のための古典ハードウェア向けアルゴリズムとスケーラブルバックエンド、スケーラブルな量子-古典間入出力フロントエンド、それらのLSI化、量子-古典入出力の高帯域・低電力化のための極低温動作光集積回路の技術課題に取り組みます。それにより2050年に100万物理量子ビット規模の汎用量子コンピュータの誤り訂正システムを実現します。 |
拡張性のあるシリコン量子コンピュータ技術の開発
| プロジェクトマネージャー（PM） | 樽茶 清悟（理化学研究所 創発物性科学研究センター グループディレクター／量子コンピュータ研究センター チームリーダー） |
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| 研究開発プロジェクト概要 | シリコン量子コンピュータは産業技術との互換性や集積性の点で優れていますが、まだ大規模化への展開が見えていません。本研究では、スパースな集積化と中距離量子結合により拡張性のある単位構造を作製し、その繰り返しにより量子コンピュータを大規模化します。2030年までに大規模化に適した基盤技術を開発し、その後半導体産業と連携して開発を加速し、2050年には汎用量子コンピュータを実装します。 |
スケーラブルで強靭な統合的量子通信システム
| プロジェクトマネージャー（PM） | 永山 翔太（慶應義塾大学 大学院政策・メディア研究科 特任准教授） |
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| 研究開発プロジェクト概要 | 本プロジェクトでは、分散型大規模量子コンピュータの主要技術である汎用量子通信ネットワークのテストベッドを構築し、実運用を見据えた通信アーキテクチャやプロトコル等の原理・技術実証にハードウェア・ソフトウェアを統合して取り組みます。本プロジェクトの成果は分散型大規模量子コンピュータのみならず量子インターネットにも繋がり、両者を両輪とする、量子情報を自在に生成・流通・分散処理する世界の実現に貢献します。 |
アドバイザー
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| 上妻 幹旺＊ | 東京工業大学 科学技術創成研究院 教授 |
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| 中村 泰信＊ | 東京大学 大学院工学系研究科 教授 |
| 山下 茂＊ | 立命館大学 情報理工学部 教授 |
| 石内 秀美 | 元 株式会社先端ナノプロセス基盤開発センター（EIDEC） 代表取締役社長 |
| 井元 信之 | 東京大学 特命教授室 特命教授 |
| 小澤 正直 | 中部大学 AI数理データサイエンスセンター 特任教授 |
| 川畑 史郎 | 産業技術総合研究所 新原理コンピューティング研究センター 副研究センター長 |
| 佐々木 雅英 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 量子ICT協創センター 研究センター長 |
| 茂本 勇 | ダイキン工業株式会社 テクノロジー・イノベーションセンター 技師長 |
| 村尾 美緒 | 東京大学 大学院理学系研究科 教授 |
| 若山 正人 | 日本電信電話株式会社 基礎数学研究センタ 数学研究プリンシパル／九州大学 名誉教授 |
＊副構想ディレクター（サブPD）
関連情報
お問い合わせ
国立研究開発法人科学技術振興機構 挑戦的研究開発プログラム部
第一推進グループ ムーンショット目標６ 担当
e-mail moonshot-goal6
jst.go.jp