韓国研究チーム、米ハーバードやMITと共同で「超高感度マイクロ波検出器」を開発

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韓国研究チーム、米ハーバードやMITと共同で「超高感度マイクロ波検出器」を開発

サムスンが支援する研究チームが、超高感度マイクロ波の検出器を開発した。

サムスン電子は4日、サムスン未来技術育成事業が支援しているPOSTECH(ポハン工科大学校)物理学科のイ・ギルホ教授の研究チームが、1秒間のマイクロ波の強さを1aW(100京分の1ワット)水準で検出できる超高感度検出器を開発した。理論的限界値を実現したことになる。

この研究はアメリカのレイセオン社、ハーバード大学、マサチューセッツ工科大学、スペインバルセロナ科学技術研究所、日本の物質材料研究機構との共同研究で遂行された。また、次世代量子情報技術の商用化に必要な技術として認められ、9月30日、国際ジャーナル、Natureに掲載された。

電子レンジに使われるマイクロ波は電磁波の一種であり、移動通信、レーダー、天文学など、科学研究のあらゆる分野で幅広く活用されている。近年、マイクロ波の量子コンピューティング、量子情報通信など、量子情報技術への活用可能性が注目の的となり、マイクロ波を超高感度検出するための研究が活発に行われている。

現在、マイクロ波の検出器として使用されているボロメータは、マイクロ波の吸収素材、吸収したマイクロ波を熱に変換する素材、発生した熱を電気抵抗に変換する素材で構成され、最終的に得られた電気抵抗でマイクロ波の強度を計算する仕組みになっている。しかし、ボロメータはマイクロ波の吸収素材としてシリコンやヒ化ガリウムなどの半導体素子を用いるため、1秒間の検出限界が1nW(10億分の1ワット)にとどまり、精密な強度測定は不可能であった。

そこで、イ・ギルホ教授の研究チームはボロメータの素材と構造を革新することで測定限界を突破した。マイクロ波の吸収素材として、半導体ではなくグラフェンを用いることでマイクロ波の吸収率を上げ、二つの超伝導体の間にグラフェンを挟み込む「ジョセフソン接合」を導入してグラフェンで発生する電気抵抗変化を10ピコ秒(1000億分の1秒)以内で検出できるようにした。その結果、マイクロ波検出の理論的限界値である、1秒間で1aW(100京分の1ワット)単位の検出を達成することができた。

イ・ギルホ教授は「今回の研究は次世代量子素子を実際に具現するために基盤技術を構築したことに意義がある」と述べ、「この技術を活用すると、量子コンピューティング測定効率を極大化でき、大規模量子コンピュータの開発も可能になると期待している」と説明した。

イ・ギルホ教授のこの研究は、2017年6月にサムスン未来技術育成事業課題に選定され、支援を受けている。

サムスン未来技術育成事業は韓国の未来を担う科学技術育成を目標に、2013年から1兆5千億ウォン(約1362億円)を出資し、実施している研究支援共益事業である。サムスン未来技術育成事業は発足から今まで603個の課題に7729億ウォン(約700億円)を支援し、1255件の論文が国際ジャーナルに掲載されるなど、活発な成果が見られている。Nature(4件)、Science(5件)など、上位国際ジャーナルに掲載された論文も101件に達する。

サムスン電子はCSRビージョン「一緒に行こう未来に!Enabling People」に下にサムスン未来技術育成事業、協力会社相生ファンド、スマート工場、C-Lab アウトサイドなど、共生活動と青少年教育社会貢献活動を広げている。

(写真:左から浦項工科大のイ・ギルホ教授とジョン・オチャン研究者)


 
 
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