日本のIT企業Fujitsu Limitedは、固体量子アーキテクチャにおける物理的ハードウェアのマイルストーンを発表した。フォトニック集積回路（PIC）にスズ空孔（SnV）色中心を直接統合した、動作可能なダイヤモンドスピン量子処理ユニット（QPU）のプロトタイプを製作したのである。QuTech（TU Delft）およびUniversity of Tokyoとの共同開発によるこのプラットフォームは、超伝導プロセッサが必要とする約15ミリケルビンの領域よりも大幅に高い、-271.6°C（1.55ケルビン）という極低温で動作し、Fujitsu Hybrid Quantum Computing Platformを通じてリモートクラウドアクセス向けに展開されている。
このチップの製造プロセスは、異種材料の接合とナノメートルスケールでのダイヤモンド薄膜化により、色中心量子ハードウェア固有の構造的スケーリング課題に対応している。スズ原子をイオン注入した高品質ダイヤモンド基板は表面活性化され、アルミナ・二酸化ケイ素（Al2O3/SiO2）キャリア基板に接合された後、数百マイクロメートルからサブミクロン層にまで薄膜化される。SnV中心を有するナノメートルサイズのダイヤモンド結晶は、可視波長域で低光損失であることから選ばれたアルミナ（Al2O3）光導波路に結合されており、量子ビット読み出しおよびエンタングルメント生成の際に放出される単一光子をチップ上で直接取り出せるようになっている。
従来の窒素空孔（NV）中心とは対照的に、SnV色中心はダイヤモンド格子内で構造的な反転対称性を有しており、これにより電子スピン状態が局所的な電場ノイズに対して著しく低感度になる。さらに、SnV中心はNV中心に比べて10倍高い光子放出輝度を示し、モジュール間の高効率な光インターコネクトに必要な光子フラックスを提供する。局所的な量子メモリとして機能する炭素13（13C）核スピン（コヒーレンス時間は核スピンでT2 > 1分、電子スピンでT2 > 1秒）と組み合わせることで、このアーキテクチャはマイクロ波－光変換器を必要とせずに、50:50ビームスプリッターと単一光子検出器を用いたチップ間量子状態転送へのモジュール式の道筋を確立している。
複数モジュールの動作を制御するため、Fujitsuはフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）で管理されるソフトウェア定義型のリアルタイム制御システムを実装した。この制御スタックは、複数モジュールの命令シーケンスを統括するグローバルコントローラープロセッサと、個々のダイヤモンドモジュール向けにRF・マイクロ波・レーザー制御パルスを生成するローカルプロセッサとに動作を分離している。この非同期制御モデルは、分散モジュール間で実行時間が変動する状況に対応し、物理的な量子フットプリントが拡大するにつれて生じるレイテンシのボトルネックを緩和する。
Fujitsuは、2027年までにマルチモジュールのダイヤモンドスピンプロトタイプを展開し、2030年度までに論理量子ビット250個のシステム、2035年度までに論理量子ビット1,000個のシステムを実現するロードマップを推進する計画である。さらにFujitsuは、並行して進めている10,000物理量子ビット超の超伝導ハードウェアロードマップと、ダイヤモンドスピンモジュールを光学的に接続するための物理インターフェース技術を開発しており、異種混合型の量子コンピューティングアーキテクチャの構築を目指している。
Fujitsu Limitedに関する公式プレスリリースはこちら、Fujitsu ResearchのPDFによる技術プレゼンテーションはこちら、Fujitsu Diamond-Spin Portalでのプラットフォーム仕様はこちらからご覧いただけます。
2026年9月8日
