Development of QCAD simulator for semiconductor qubit design

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04635
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: ASAI Hidehiro 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00722290)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 半導体量子ビットシミュレータ / TCAD / QCAD

Outline of Final Research Achievements

We have developed a simulator for semiconductor qubit design (QCAD) for the practical application of semiconductor qubits, which can output the fundamental properties of a qubit, such as charge stability diagram and Rabi oscillation, by inputting a single-qubit or two-qubit structure and its operating conditions. Using the developed QCAD, we tackled the problem of the characteristic variation, which is a major issue in the large-scale integration of qubits, and proposed a new qubit structure that suppresses the variation.

Free Research Field

半導体デバイス工学、計算物理学、超伝導デバイス工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では量子コンピュータの設計ツールを開発しており、本成果は国産半導体量子コンピュータ開発を強く支援するものとなっている。そのため、本研究成果は量子コンピュータ開発における日本のプレゼンスを高める上で重要な成果となる。また、本研究では「量子ビット集積デバイス工学」を新たに切り拓いており、電子デバイス工学及び量子情報科学、更には物性物理分野においても重要な学術研究となっている。