研究内容

当研究室では、超伝導を利用することで、従来の半導体、さらには従来の超伝導デバイスでも実現不可能な超高速性、超低電力性を有するエレクトロニクスを創成します。特に、世界に先駆けて確立した磁性ジョセフソン接合集積プロセスを利用した独創的なアプローチにより、熱的極限・量子極限に迫る究極の情報処理回路を実現し、ポストムーア時代を支える高効率超高速スーパーコンピュータを目指します。さらに、そのスーパーコンピュータと、従来の計算機・計算手法が不得意とする問題を高速に解くことができる量子計算との協調により、世界最高速のコンピュータのための基盤技術の研究を進めています。

We aim at creating extremely high-speed, low-power electronics by using superconductors, which has been impossible by existing semiconductors or even by conventional superconductor devices. It is our mission to realize cutting-edge information processing circuits operating near thermal and/or quantum limits and next-generation energy-efficient supercomputers. Furthermore, we promote fundamental research for the world’s fastest computers by combining the superconductor-based supercomputers with quantum computing capable of solving problems that conventional computers and computational methods struggle with efficiently.

研究テーマ Research Topics

磁束量子を利用した100GHz級超高速・超低消費電力情報処理

単一磁束量子（SFQ）回路は、超伝導ループ内で量子化された磁束の有無を2進値に対応させて演算するディジタル回路で、100GHz以上の高速動作性と半導体デバイスに比べ3桁以上小さな低消費電力性が魅力的な次世代集積回路技術です。他の研究機関と協力し、プロセッサをはじめ世界最高速の集積回路の研究を行っています。

磁性ジョセフソン接合を用いた新奇量子デバイスと集積回路への応用

強磁性体により波動関数がπずれる超伝導素子が作れます。負性インダクタンスや巨大インダクタンスといった新奇物理現象を誘起し、パルス信号で駆動する超高速メモリや、物理極限近傍での超高エネルギー効率計算、複雑な組合せ最適化問題を解く新しい量子アニーリングなどを研究しています。

大規模量子計算システムに向けた低温エレクトロニクス活用

本格的な量子コンピュータを実現するには多数の量子ビットを集積し、制御などを行う必要があります。20mKの極低温で動作する超低消費電力信号処理回路を研究し、量子コンピュータの将来像を追求します。

国内外との連携実績 Collaborative Research

国内外の研究機関との連携も積極的に進めています。国内学会はもちろん、海外の国際会議で世界トップレベルの研究成果を発表しましょう！！ 国際ワークショップなども主催しており、第一線の研究者や海外の同世代の学生との交流機会が多くあります。

• 国内：北海道大学、東北大学、東京大学、慶應義塾大学、横浜国立大学、京都大学、大阪大学、大阪府立大学（当時）、九州大学、産業技術総合研究所、超電導工学研究所（当時）、理化学研究所、情報通信研究機構、日本電気、ナノブリッジ・セミコンダクター、日本電信電話など。
• 海外：ニューヨーク州立大学（アメリカ）、イルメナウ工科大学（ドイツ）、TOBB ETU（トルコ）など。