日本の量子技術の進歩

日本は、近い将来に完全に機能する量子システムを実現するという世界的な取り組みに遅れをとらないよう、量子技術の開発を大きく推進している。

量子技術の開発は急速に拡大しており、量子力学の独特な法則を利用して新しく革新的なデバイスが生み出されています。 これは、重ね合わせやもつれなどの亜原子粒子の異常な特性に依存しています。

重ね合わせは、量子実体が 2 つ以上の状態で同時に存在できる能力を表します。 2 つの量子システムがもつれている場合、どれだけ離れていても、一方を測定するともう一方が即座に変化します。 これらの特性を利用して、量子テクノロジーでは、古典的なコンピューティングにおけるビットに相当する量子ビットである量子ビットが使用されます。

量子ビットは 0、1、またはその両方として同時に存在できるため、多くのオプションを同時に検査する複雑な計算を実行できます。 これにより、強力で変革的な開発が可能になります。 量子技術プラットフォームは、中性原子、超伝導体、トラップされたイオン、単一光子エミッター、または光子そのものを使用して作成されます。

量子対応デバイスの主な用途は、コンピューティング、センシング、通信、シミュレーションです。

量子技術の実用化

量子ビットの制御は歴史的に困難でした。 しかし、量子誤り訂正理論の発展とさまざまな物理システムにおける量子ビットの操作の進歩により、量子技術の展望は加速しました。

量子コンピューターのブームは、超伝導量子ビットの性能が大幅に向上した約 10 年前に始まりました。 これにより、Google、IBM、Microsoft などの大手 IT 企業が量子コンピューティングの分野で大規模な研究開発を開始しました。

日本における量子技術の展望

中国、米国、欧州は2015年に量子技術に対する政府支援を大幅に増やし始めた。数年後に競争に参加した日本は、国益と重要な成果を一致させることを目指した。 2022年に日本政府は量子技術への資金を増額し、現在の投資額を2倍にすることを約束した。

日本は2020年に「量子技術イノベーション戦略」を、2022年に「量子未来社会ビジョン」を策定しました。これらの取り組みの目標は以下のとおりです。

量子技術とイノベーション戦略

量子技術とイノベーション戦略による、 日本は、「量子技術とイノベーション」の早期実現競争で優位性を確保することを目的として、重要技術の研究、開発、製造、実用化を奨励している。 これらの取り組みは、「技術開発」「国際協力」「産業化とイノベーション」「知的財産と国際標準化」「人材育成」の5つの基本柱によって支えられています。

量子未来社会のビジョン

量子技術をより大きな社会経済システムに統合し、古典的なコンピューティング システムと統合することにより、業界が拡大して社会問題に対処する新たな機会を生み出すことが目標です。

また、人工知能（AI）やBeyond 5Gなどの情報通信技術の導入を促進するためのテストプラットフォームの構築などを支援することで、量子技術分野の企業やスタートアップの創出・発展の加速を目指します。量子技術のこと。 テクノロジー。

Qスター

日本を「量子技術革新立国」に変えることを目標に、2021年に量子戦略産業同盟（Q-STAR）が設立されました。Q-STARは、量子技術の社会への統合を加速するために取り組んでいます。 そのメンバーは、新興企業、大企業、中小企業、学術団体など、幅広いビジネス背景から選ばれています。

未来の量子テクノロジービジネスを創造するために、Q-STAR は企業や業界の境界を越えて企業と積極的に協力し、世界中のさまざまなセクターの組織と協力することに取り組んでいます。

ミッションステートメントに記載されているように、Q-STAR の目標には、2030 年までに日本で 1,000 万人の量子技術ユーザーを獲得することを目指すことが含まれています。量子および関連分野の人材を惹きつけ、教育するプログラムを確立することにより、量子技術の商用化を促進することを目的としています。 。 Q-STAR は、量子技術の応用が人類の未来にとって重要であるということを国内外に広く認識させることを目指しています。

日本の量子技術の未来

画像クレジット: NicoElNino/Shutterstock.com

多くの国と同様、日本も量子技術の開発と実装において多くの課題に直面しています。 この分野で他国政府が多大な投資を行っているにもかかわらず、日本は強力な科学的基盤を活用して競争力を維持し、差を縮めてきた。

量子コンピューティングにおける普遍的な課題は、量子ビットの数が限られていることと、量子ビットがエラーを起こしやすいという事実です。 他国と同様、日本も大規模でフォールトトレラントな量子コンピューターの構築を目指している。 量子技術の理論上の期待を実用化することは重要なステップです。 量子技術が明らかに有利な分野を見つけるには、研究者、エンジニア、企業が協力する必要があります。

統一された標準がないため、ソフトウェアの設計とさまざまな量子テクノロジーの統合が複雑になります。 日本は、これらのガイドラインを策定するための世界的な取り組みに積極的に参加しています。

量子テクノロジー業界の成長には、熟練した労働力が不可欠です。 したがって、日本は次世代のプログラマー、エンジニア、量子物理学者の教育と訓練に投資する必要があります。

日本は、多額の財政投資、明確な計画、そして現実世界への応用への重点に支えられ、量子技術で急速に進歩しています。 彼らは追い上げをしているかもしれないが、この分野における日本の進歩は注目に値する。

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参考文献とさらなる読み物

須川 哲也 (日付なし)。 量子技術のイノベーションへの期待と展望。 [Online] NTT研究所オンライン: https://www.rd.ntt/j/research/JN202304_21549.html

Q-スター (未確認)。 量子イノベーションを利用して新たな産業とビジネスチャンスを開拓する。 [Online] Qスター。 オンライン: https://qstar.jp/

絆（2022）。 超伝導量子ビットの本場で最新の量子技術に触れる。 [Online]。 絆。 オンライン: https://www.japan.go.jp/kizuna/2022/05/cutting_edge_of_quantum_technology.htm

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