カーボンナノチューブ（CNT）ベースの量子エレクトロニクスを開発するフランスのC12社は、Nature Communications誌に共著研究を発表し、超高純度で宙吊りされたカーボンナノチューブにおける電気制御された金属-絶縁体転移を実証しました。この研究は、ほぼ2桁にわたって調整可能なエネルギーギャップ（200 μeVから30 meV）を示しており、C12社の「材料第一」戦略を実証するものです。高純度ナノチューブが予測可能で制御可能な電子的挙動を示すことを証明することで、研究チームはスケーラブルで低ノイズのスピン量子ビットアーキテクチャを構築するための重要な基盤を確立しました。
実験では、独自の15ゲート「キーボード」アーキテクチャを使用しました。4マイクロメートルのナノチューブが、個別に制御されるパラジウム電極の上方約150 nmに宙吊りされています。ゲート間に交互の電圧を印加することで局所的な電位を空間的に変調させ、研究者たちは合成的な「電荷密度波」を誘起しました。このメカニズムは複雑な凝縮系物質系に見られるパイエルス転移を模倣し、ナノチューブを金属状態から絶縁状態へと効果的に駆動します。研究では、堅牢で明確なエネルギーギャップを形成するには最低7つの変調ゲートが必要であり、このギャップは局所的な摂動に対して安定性を保つことが分かりました。
先進的な半導体製造技術と最先端のカーボンサイエンスを融合させることで、C12社はカーボンナノチューブを次世代量子プロセッサの基礎材料として位置づけています。ナノスケールで低エネルギースペクトルをこれほど精密に操作できる能力により、大規模で独自性のある量子デバイスの設計が可能となり、通常は材料の不均一性を「クリーンアップ」するために必要な制御オーバーヘッドを削減できます。
Nature Communications誌の完全な技術論文およびC12社のカーボンベース量子コンピューティングのビジョンについては、それぞれの媒体でご覧いただけます。
2026年2月16日
