♪ クラウドに塵を集めて国を成す見えて見えざる雲を掴まん
金沢工業大学（KIT）が、ソフトバンク、京都大学と共同で進める国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）の「Beyond 5G研究開発促進事業」の柱の一つ。電気を電波に変換し、アンテナを介して送受信する「無線電力伝送システム」の研究。
2022年１０月、ミリ波の通信装置に、ワイヤレス電力伝送の機能を実装したシステムの開発と実験に、世界で初めて成功したことが発表された。
コンパクト化が宿命の電子デバイス。アンテナと整流器を組み合わせて試作したレクテナのサイズは、わずか２㎜角。DX（デジタルトランスフォーメーション）が本格化すれば稼働するチップやセンサーの数は国内だけでも一兆個を超すという。この電源確保が困難な場所でも支障なく稼働させる必要がある。
■研究成果のポイント
・ミリ波の通信と同一の周波数帯域でワイヤレス電力伝送（Wireless Power Transfer、以下「WPT」）を実現。通信とWPTを時分割多重し、アンテナビームフォーミングを活用して、通信とWPTの時空間分離システムの実証に成功
・金沢工業大学が開発した世界最高レベルの高効率受電レクテナへの送電実験に成功
これにより、通信の需要が少ない時間帯に通信基地局のリソースをワイヤレス電力伝送に割り当てることで、基地局や周波数を有効利用することができる。また、通信エリア内のIoTデバイスやセンサーへの無線給電が可能になることで、新たな産業の開拓や発展の可能性が広がる。
5G時代の電波は、高速で大容量通信に適した『ミリ波』が主役となり、このミリ波を無線電力伝送にも使えば、今後、全国で計画される5G基地局を、通信だけでなく電力伝送にも活用できるようになるということらしい。
＊ミリ波とは、波長が1 - 10mm、30 - 300GHzの周波数の電波をいう。英語では「extremely high frequency」、略してEHFと呼ばれる。
送信するデータの大容量化が可能であり、電波の直進性が高いが、降雨では電波の減衰が発生する。現在日本においては、60GHzの周波数を無線通信に用いようとしている。また極めて狭い指向性も可能であるので、車載レーダーや今後空港で導入が進むとされている衣服の下を透視する全身スキャナー等に用いられている。
また長野県にある国立天文台野辺山宇宙電波観測所などでは宇宙からやってくるミリ波の観測が行われており、星の誕生やブラックホールの研究において世界的な成果があがっている。ミリ波帯の伝送線路として、NRDガイドが有名。光ファイバーも伝送媒体として使用される。
鉄道分野では、見通しが得やすいことやトンネル内でも伝送可能で、トンネル内不感対策が不要になるなどの利点がある。現在は列車のワンマン運転時において、プラットホーム上の監視カメラの映像をミリ波の電波で伝送し、車両側のモニター画面で見ることができる車上ITV（車上モニター画面）で使用されている。（Wikipediaより） |
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2023年は国産ゲート型量子コンピューターの「稼働元年」になるという。（日経XTECHより）
2023年3月27日、理化学研究所（理研）、産業技術総合研究所（産総研）、情報通信研究機構（NICT）、大阪大学、富士通、NTTが、超電導方式の量子コンピューターのクラウドサービス「量子計算クラウドサービス」を始めた。
理研量子コンピュータ研究センター（RQC）の64量子ビットの超電導量子プロセッサーや、阪大の根来誠准教授の研究室と理研が共同開発した制御装置を搭載する量子プロセッサーのテストベッドが稼働したのだ。
理化学研究所の量子コンピューター
通常は量子ビットを搭載したチップの水平方向に制御用の配線を施すところを、垂直方向に配線できるようにした。配線の混雑を防ぎ集積化を可能にしている。
テストベッドの公開範囲は検討中だが「当初はリソースも限られているので共同研究ベースを考えている」（中村センター長）という。国内外の研究者や部品メーカー、ユーザー企業らが使えるようになれば、大規模化や将来に向けた用途開発が一層進むことが期待できる。
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しかし、現在の超電導量子コンピューターは数十～数百量子ビットしかなく、実用的な問題を現行方式のコンピューターより速く解くことはできない。
繊細な量子ビットを正確に制御し、量子ビットに発生したエラーを訂正する量子誤り訂正の技術が必要で、最も大きなハードルと考えられるのが規模の問題。超電導量子ビットを動作させるには、量子ビットチップを絶対零度に近い約10ミリケルビンの極低温に冷やす必要がある。
量子ビットを制御する配線や周辺部品も超電導量子ビットチップの近くに収めるとなると、現在の技術の延長線上で実用性能を備えた規模を実現するのは難しいという。
現時点で開発が先行する超電導量子コンピューターが注目を集めがちだが、IBMやグーグルの方法でも実用化にはまだ技術の進歩や莫大な投資を要する。そこで他の方式で量子コンピューターを開発する研究も盛ん。それぞれに規模拡大が超電導方式より容易であったり、既存のインフラと相性が良かったりする利点があり、実用化への競争で逆転を目指している。
有力な「5大方式」 メリットと課題
これら二つとも本格的な実用化はまだまだ先のことだが、日本はどこまで世界に伍しあるいは先んずることが出来るか。弱小国に成りつつあるなかで、官民一体となってどこまで押し進めて行けるか。
＊量子とは、粒子と波の性質をあわせ持った、とても小さな物質やエネルギーの単位のこと。物質を形作っている原子そのものや、原子を形作っているさらに小さな電子・中性子・陽子といったものが代表選手。光を粒子としてみたときの光子やニュートリノやクォーク、ミュオンなどといった素粒子も量子に含まれる。
 量子の世界は、原子や分子といったナノサイズ（1メートルの10億分の1）あるいはそれよりも小さな世界。このような極めて小さな世界では、私たちの身の回りにある物理法則（ニュートン力学や電磁気学）は通用せず、「量子力学」というとても不思議な法則に従っている。
文部科学省では、この量子技術（（Quantum Technology））の技術開発や利用環境の整備、応用分野の拡大、産学連携によるイノベーション拠点の形成、そして幅広い層の人材育成を進め、将来の社会・経済の鍵となる革新技術の実現を目指している。 |
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