大規模イオントラップ量子コンピュータ向け省配線・低温電圧制御技術を実証

キュエル株式会社、大阪大学量子情報・量子生命研究センター（QIQB）、東京大学の研究グループは、大規模なイオントラップ量子コンピュータ（原子イオンを捕獲して量子計算を行う装置）の実現に向けた重要な技術を実証しました。

研究の背景と課題

イオントラップ量子コンピュータを大規模化する際、多数の電極を独立して制御し、量子ビット（量子情報の最小単位）であるイオンを移動させる必要があります。これにより、電極の数や真空容器内外を接続する配線が急速に増え、システムの大規模化が困難になるという課題がありました。

新技術「時分割多重化（TDM）」の導入

研究グループは、この課題を解決するため、**時分割多重化（TDM：Time-Division Multiplexing）**という技術を低温環境に導入しました。TDMは、複数の信号を時間的に分けて単一の経路で伝送・処理する技術です。

■技術のポイント

• 省配線化: 1つの電圧信号を時間的に切り替えて複数の電極へ分配します。これにより、複数の電極で電圧生成回路やアナログ配線を共有できるようになります。
• 低温環境での動作: 極低温環境（量子コンピュータの安定動作に必要な環境）に配置したスイッチ回路によって信号を各電極に振り分け、低温下での動作を実装しました。
• 幅広い電圧制御への適用: イオンの位置や状態を安定させるための比較的ゆっくりした電圧制御から、イオンを輸送するための時間変化の速い電圧制御まで、低温環境でTDM方式を適用できることを確認しました。

成果と今後の展望

この成果により、性質の異なる複数の電極制御を低温環境で多重化し、大規模なイオントラップ量子コンピュータの制御に必要な配線や電圧生成回路を大幅に削減できる可能性が示されました。これは、量子コンピュータの大規模化に向けた制御システムの簡素化につながる、極めて重要な技術として期待されています。

参考リンク

• 元記事: https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000005.000173953.html
• 関連論文: https://doi.org/10.1063/5.0344625
• キュエル株式会社: https://quel-inc.com/ja/2026/03/27/article_20260327/