ノースイースタン大学の電気・コンピュータ工学部の助教授であるアラヴィンド・ナグルは、量子コンピューティングハードウェアの発展に向けて、全米科学財団（NSF）から50万ドルのCAREER賞を受賞しました。彼の研究は、量子システムのコスト削減と拡張性の向上に焦点を当てており、AI、暗号技術、創薬、エネルギー研究における革新を加速させる可能性があります。
ナグルの研究室は、極低温を必要とするなど、量子コンピューティングにおける主要な課題に取り組んでいます。これには、量子チップを絶対零度近くまで冷却する希釈冷凍機に、コンパクトで低電力の回路を組み込む必要があります。さらに、彼のチームは、かさばって高価なフェライト部品に代わるものとして、時間変調型超伝導サーキュレーターを開発し、空間とリソースのより効率的な利用を可能にしています。
このプロジェクトには、電気工学と量子コンピューティングの間のギャップを埋めるための教育イニシアチブも含まれています。ナグルは、回路設計と量子システムを統合した学部生向けのコースを開発し、学際的な協力を促進する計画です。「量子コンピューティングは本質的に学際的です」とナグルは述べています。「量子ビットを回路の観点から理解することで、量子システムのスケーリングにおける課題をより良く解決できます」
背景
希釈冷凍機は、量子チップを絶対零度近くという極低温に冷却するための装置です。量子ビットは熱ノイズの影響を受けやすいため、安定した動作を保つにはこの極めて低い温度環境が不可欠です。ナグルの研究室では、この大型で高価な装置の中に、コンパクトで低電力の回路を組み込むことを目指しています。
フェライトサーキュレーターは、マイクロ波信号の伝送方向を制御する部品ですが、従来のものはかさばり高価であるという課題がありました。ナグルのチームが開発している時間変調型超伝導サーキュレーターは、これを代替するものです。超伝導とは、特定の条件下で電気抵抗がゼロになる現象を利用した技術であり、これにより空間とリソースをより効率的に利用することが可能になります。
量子ビットは量子情報を担う最小単位ですが、ナグルはこれを回路の観点から理解することが重要ですと述べています。電気工学と量子コンピューティングの知識を統合することで、量子システムのスケーリング、つまり規模を拡大する際の課題解決に繋がると考えられています。
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2025年2月21日
