Silicon Quantum Computing、Nature Nanotechnologyに原子精度製造への25年にわたるロードマップを辿る

2026年10月14日・1分で読めます

Nature Nanotechnologyに掲載されたコメント記事の中で、Silicon Quantum Computing (SQC)の量子工学部門責任者Ludwik Kranz氏とCEOのMichelle Simmons氏は、シリコン中リン量子プロセッサ（14/15プラットフォーム）の25年にわたる進化を、単一原子トランジスタの実証から商業用原子スケール製品に至るまで辿っています。

この展望記事は、原子精度製造の技術的進歩を概説しています。走査トンネル顕微鏡（STM）水素リソグラフィは、手動の研究ツールから、0.13ナノメートルの空間精度でリン原子を1日あたり数十万以上の量子ビットレジスタの速度で配置できる自動化された産業プロセスへと移行しました。高純度の同位体精製シリコン（28Si）とエピタキシャル封止を活用することで、このプラットフォームは99.99%を超える単一量子ビットゲート忠実度と30秒を超えるコヒーレンス時間を達成しています。

[シリコン14/15量子プラットフォームの歴史的進化]
開発時代	主要な技術的マイルストーン	アーキテクチャ上および商業上の意義
• 基礎確立期（1998年〜2000年代）	• シリコン中のリン核スピンに関するKane提案• STM単一原子配置リソグラフィ	• 水素レジストとホスフィン前駆体を用いた原子精度製造を確立。
• 単一原子デバイス（2010年代）	• 単一ショット電子スピン読み出し• 単一原子トランジスタ製造• 30秒の核スピンコヒーレンス時間	• 機能するサブナノメートルナノ電子デバイスと欠陥のないスピン封止を実証。
• 多量子ビットスケーリング（2020年代）	• エピタキシャルデバイスにおける記録的な低1/f電荷ノイズ• 高速2量子ビット交換論理• 11量子ビットマルチレジスタ量子プロセッサ	• 99.9%を超える2量子ビットゲート忠実度を達成し、フォールトトレランス閾値を超える多量子ビットアルゴリズムを実行。
• 産業統合（現在）	• 15,000量子ドットアナログシミュレータ• Fermi-Hubbard 2次元原子配列シミュレーション• 自動化された0.13nm STM水素リソグラフィ	• 完全なQEC要件なしで、商業用アナログシミュレータと量子特徴生成器を従来のHPCおよびAIパイプラインに展開。

著者らは、普遍的なフォールトトレランスへの残りの道のりは、ファウンドリ製の古典制御エレクトロニクスと極低温インターコネクトを用いた産業規模の3次元集積化が中心となると指摘しています。シリコン中の電子波動関数は数ナノメートルにしか広がらないため、このプラットフォームは超伝導回路よりも高い熱的余裕を持って動作し、単一の希釈冷凍機内で数十万の物理量子ビットを備えた実用規模のプロセッサの動作を可能にします。

Nature Nanotechnologyのコメント記事全文はこちらでご覧いただけます。また、Silicon Quantum Computingポータルで追加の詳細情報にアクセスできますこちら。

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