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新素材開発とは?課題と対策・製品を解説

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量子コンピューティングにおける新素材開発とは?

量子コンピューティングは、従来のコンピューターでは解けない複雑な問題を高速に解く可能性を秘めています。その実現には、量子ビット(キュービット)を安定的に保持し、操作するための革新的な素材が不可欠です。新素材開発は、量子コンピューターの性能向上、小型化、そして実用化に向けた最重要課題の一つです。

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アイルランドのスタートアップ“Equal1”から『Bell-1』が販売開始されました。
従来のコンピューティングを置き換えるのではなく、強化するように設計された、
既存のHPC環境にシームレスに統合される6量子ビットのシリコン量子コンピュータです。
〈特 徴 〉
◆シリコンスピン量子ビットを活用
◆既存のデータセンタに導入可能
 ・W 600mm x I 1000mm x h 1600mm の標準サイズラックマウント型
 ・通常のコンセント使用可能で、動作時の消費電力はわずか1600W
 ・筐体内に統合型の密閉型冷却器搭載、大型の外部希釈冷凍機を必要としません
 ・Equal1の “Quantum System on Chip(QSoC)” 技術を搭載し、既存の半導体インフラを活用で拡張性と信頼性を実現
◆現在、6量子ビット(1年以内に17量子ビット実現予定)
◆受注から約6カ月で納品

Quantum Server『Bell-1』

■ 発  行:2024年1月12日

【本書の特徴】
➢ Citrine InformaticsやEnthoughtなどのMI支援サービス企業と日本勢との開発動向!
➢ MIを活用した高分子材料、電池材料、金属・無機材料の特徴、ビジネス動向を掲載!
➢ 第一原理計算による、リチウムイオン電池や半導体材料などの材料別ケースを記載!
➢ スパースモデリングが注目される背景、大学研究、及び、導入している企業を紹介!
➢ MicrosoftやGoogle等のビッグテックや、AI搭載のソフトウエア企業の創薬事業とは?
➢ 量子コンピュータ、量子ソフトウエアとマテリアル開発との関係、材料開発を詳述!
➢ 素材産業における量子コンピューティングのユースケースの探求に関心が高まる!

『世界のマテリアルズ・インフォマティクス 最新業界レポート』

『Polymerize Labs』は、材料開発のプロフェッショナルによって設計された
シームレスなデータ管理とプログラミング知識不要なAI活用を可能にする、
オールインワン・マテリアルズ・インフォマティクスプラットフォームです。

様々な材料開発データの整理・AI活用に特化したデータ管理基盤と、
多種多様な機械学習アルゴリズムを備えた柔軟性の高いAIエンジンを
ベースに、様々な材料分野においてデータドリブンな開発プロセスを提供。

様々な研究開発部門が直面するリソース不足、高コスト体質や、環境規制対応、
サプライチェーンのボトルネック解消、そして市場変化への迅速な対応と、
企業競争力の向上に寄与し、AI時代の新たな研究開発プロセスのスタンダードを
構築します。

【特長】
■実験・材料データの一元管理
■ノーコードAIで重要な特徴量・変数を抽出
■追加学習に向けたデータ拡充・AI予測に基づく実験計画
■AIによる特性・推奨実験条件の予測

※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

データ管理とAIエンジンで研究開発Polymerize Labs


書籍名:量子技術の実用化と研究開発業務への導入方法

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量子コンピュータ/量子アニーリング/量子センシング/量子シュミレーション/量子暗号通信

☆材料開発、創薬、物流、金融...自社のどこに量子技術を導入し、活用するか!!

☆実用化のカギを握る誤り訂正・エラー補正技術とは!

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■ 著者コメント

★基礎的な理解から社会実装まで網羅されたこの書籍は、量子技術のビジネス化という冒険に向けた確かな羅針盤である
住友商事株式会社 植田 徹史 氏

★学会や研究会だけではわからない、多くの研究開発現場の進捗や成果をまとめ上げた、現在の日本の量子コンピューティング研究のスナップショット
株式会社デンソー 門脇 正史 氏

★すべてのビジネスパーソンが、ここから生まれる進化を理解しなければ、未来を掴むことは不可能だ!
株式会社グルーヴノーツ 代表取締役社長 最首 英裕 氏

【書籍】量子技術の実用化と研究開発業務への導入(No.2183)

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量子コンピューティングにおける新素材開発

量子コンピューティングにおける新素材開発とは?

量子コンピューティングは、従来のコンピューターでは解けない複雑な問題を高速に解く可能性を秘めています。その実現には、量子ビット(キュービット)を安定的に保持し、操作するための革新的な素材が不可欠です。新素材開発は、量子コンピューターの性能向上、小型化、そして実用化に向けた最重要課題の一つです。

課題

量子ビットのコヒーレンス維持

量子ビットは外部からのノイズに非常に弱く、その量子状態を維持できる時間(コヒーレンス時間)が短いことが課題です。これを長く保つための素材が必要です。

スケーラビリティの限界

より多くの量子ビットを搭載し、複雑な計算を行うためには、素材の集積度や接続性が重要ですが、現状の素材では限界があります。

製造コストと安定供給

高性能な量子コンピューターを実現する新素材は、製造が困難でコストが高く、安定的な供給体制の構築が課題となっています。

多様な量子ビット方式への対応

超伝導、イオントラップ、光、半導体など、様々な量子ビット方式が存在し、それぞれに適した素材開発が求められています。

​対策

新規材料探索と設計

理論計算やシミュレーションを駆使し、量子ビットに適した特性を持つ新規材料を探索・設計します。例えば、特定の結晶構造や組成を持つ物質などが候補となります。

材料合成・製造プロセスの最適化

開発した材料を高品質かつ低コストで製造するための合成技術や製造プロセスを確立します。ナノテクノロジーや高度な成膜技術などが活用されます。

複合材料・ハイブリッド構造の採用

複数の素材の長所を組み合わせた複合材料や、異なる機能を持つ素材を組み合わせたハイブリッド構造により、単一素材では実現できない性能を目指します。

量子ビット制御技術との連携

素材開発だけでなく、量子ビットを効率的に制御するための技術と連携し、素材の特性を最大限に引き出す設計を行います。

​対策に役立つ製品例

超低ノイズ誘電体フィルム

量子ビット周辺のノイズを大幅に低減し、コヒーレンス時間を延長させることで、計算精度を向上させます。

高密度集積化用基板材料

微細加工技術と組み合わせることで、より多くの量子ビットを小型の基板上に配置可能にし、スケーラビリティを向上させます。

特殊合金製量子ビットチップ

特定の量子ビット方式に最適化された合金を用いることで、製造プロセスを簡略化し、コスト削減と安定供給に貢献します。

量子ドット形成用半導体ウェハー

高精度な量子ドットを形成するための高品質な半導体ウェハーは、半導体方式量子コンピューターの性能向上に不可欠です。

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