DiraqとFermilabは、米国エネルギー省のQuantISED（量子情報科学による発見）プログラムの下、高エネルギー物理学のための新しい量子センサープラットフォームを開発する複数機関による共同研究を発表しました。Quandarumと名付けられたこのイニシアチブは、Diraqの特許取得済みシリコンスピン量子ビット技術とFermilabの極低温「スキッパー」アナログ-デジタル変換器（ADC）を統合することで、アクシオンなどのダークマター候補を検出することに焦点を当てています。このセンサーは量子特性を活用して感度を向上させ、従来の検知システムの性能を超えることを目指しています。
このプロジェクトは補完的な専門知識を組み合わせています：シリコンベースの量子コンピューティングのリーダーであるDiraqは、スケーラブルな量子ドット製造とスピン量子ビット読み出しの経験を提供し、Fermilabは特にスキッパーADCを使用した低ノイズ電荷検出における素粒子物理学用の超高感度電子機器の実績を提供します。共同の目標は、極限環境下での高密度量子ビットアレイの高精度読み出しを可能にする極低温対応の量子センサーASICを共同設計することです。この取り組みは、Fermilabの単電子検出用スキッパーCCDの開発実績を基に、それらの技術をスピンベースの量子検知に適応させます。
プロジェクトは、既存のスピン量子ビットと読み出しチップの統合から始まり、数千の量子ビットを持つモノリシック量子センサープラットフォームの完成に至るまで、段階的なプロトタイピングを通じて進められます。ウィスコンシン大学マディソン校、シカゴ大学、マンチェスター大学を含む支援機関が、理論モデリング、デバイスシミュレーション、標準模型を超える物理学へのセンサーの応用をサポートする量子アルゴリズム開発に貢献します。
この共同研究は、量子技術を計算から基礎科学へと拡張する広範な動きを反映しています。Quandarumプロジェクトが成功すれば、量子検知における量子優位性の明確な事例を示し、宇宙論的現象を探るための大規模なシリコンベースのセンサーネットワークを実現できる可能性があります。
2025年3月28日
