量子ドットとは、数ナノメートル（10億分の1メートル）ほどの極めて小さな半導体の粒のことです。この粒の中に電子を閉じ込めると、電子が「ここにある」「あそこにある」といった状態を量子力学のルールで制御できるようになります。ちょうど、小さな箱の中にビー玉を1個入れて、その位置を自由に操るようなイメージです。この性質を利用して、量子コンピュータの計算の基本単位である「量子ビット」を作ることができます。
量子ドットは、既存の半導体製造技術（CMOS技術）と相性が良いのが大きな特徴です。つまり、現在のコンピュータ工場で作れる仕組みに近いため、将来の大規模な量子コンピュータを安く・大量に作るための有力な候補とされています。実際に、インテルとアルゴンヌ国立研究所は、シリコン量子ドットを用いた12量子ビットのプロセッサを既存の半導体製造技術で開発し、1枚のウェハから高い歩留まりで数万個のデバイスを製造できることを示しました。一方で、電子を安定して閉じ込めたり、誤りを訂正したりするにはまだ技術的な課題が多く、研究開発が進められています。
初心者の方には、「小さな砂粒の中に電子を閉じ込めて、その状態を計算に使う」という理解で十分です。量子ドットは、超伝導やイオントラップなどと並ぶ量子コンピュータの実現方式の一つであり、特に半導体業界との親和性から注目を集めています。また、量子ドットは量子コンピュータだけでなく、ディスプレイ用顔料や太陽光パネルの効率向上、量子インターネットに向けた量子テレポーテーションの実験など、幅広い分野で応用が進められています。
