客观日本

【量子技术现在时】(一)综述:在需求众多的广泛领域获得飞跃发展

2022年10月21日 信息通信

【OVERVIEW】以量子计算机为代表的量子技术的发展令人瞩目。为了将其应用于实际社会,人们期待量子技术在以量子信息处理、量子通信等广泛的领域实现飞跃性发展。为此,我们请教了在2016年启动的CREST(战略性创新研究推进项目)、“创建基于量子态高级控制的创新性量子技术基础”课题组担任研究总管的东京大学纳米量子信息电子研究机构的荒川泰彦教授,倾听了他对量子技术研究发展历程的回顾以及对未来前景的展望。

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荒川 泰彦
东京大学 纳米量子信息电子研究机构 特任教授
东京大学 纳米量子信息电子研究机构 量子创新协创中心主任
2016年起担任CREST研究总管

量子力学诞生100多年。量子力学成功地解释了古典牛顿力学无法解释的微观现象,已经成为构成现代物理学主干的重要学科。它不仅促进了物理学的进步,还对激光和晶体管,以及社会的发展做出了重大贡献。近年来备受关注的量子计算机也是其中之一。自从1980年代首次提出概念以来,相关基础研究在众多领域都悄然取得了进展。

“进入2010年代,美国推出了一台基于退火法的量子计算机。然而,要做出一台真正的量子门式量子计算机,还需要量子技术取得更广泛的进步才能实现。我负责的CREST正是在这个时期启动的。”战略性创新研究推进项目(CREST) “创建基于量子态高级控制的创新性量子技术基础”研究总管、东京大学纳米量子信息电子研究机构的荒川泰彦教授如此说道。

从提出把量子在三个空间方向上束缚住的“量子点”概念,到量子点激光器的实际应用,40年来荒川一直在研究的最前沿潜心研究。基于这些经验,他为CREST设定了两个支柱:“创造新的源流”和“创造革新性系统机能”。他对此解释道:“为了在将来能够引领全球的开发竞争,不仅需要开展基础研究,同时还需要培育能够领军社会创新的技术。”

在确定CREST的研究方向时,决定以包括量子计算、量子密码通信和量子测量・传感这三大支柱,外加新量子技术形成的4个领域作为一个轴,另外一个轴为量子与材料的种类,由此构成一个方阵,让CREST能够俯瞰量子技术领域全貌(图1和图2)。“第1期入选的课题已经在2021年度末结束,这些课题不仅取得了优秀的学术成果,同时还取得了具有社会应用前景的成果”。谈到这些,荒川教授充满了自信。

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图1. JST等参与的量子技术公开招募主要项目

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图2.CREST量子技术入选课题组合

量子技术是一个全新的科学技术前沿领域。日本要想在基础研究和社会应用两方面引领世界,迅速开展产学研合作极其重要。荒川教授表示:“我对初创企业和年轻人的大显身手充满期待。一般来说,研究成果应用到实际需要几十年的时间,但如果商业模式有创意,在软件、传感器等方面有充分的创业可能”。本次特辑,将明确量子技术研究领域的最新成果以及未来前景。(TEXT:森部信次、PHOTO:石原秀树)

原文:JSTnews 2022年9月号
翻译:JST客观日本编辑部

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