次世代量子技術につながる新理論 無数の候補から有望な「光る欠陥」を高速探索

～量子コンピューターや量子暗号通信向けの材料開発を加速～

2026（令和8）年8月25日
大阪大学
科学技術振興機構（JST）

発表のポイント

次世代量子技術に有望な、特有の光を放つ結晶欠陥「色中心（いろちゅうしん）」の高速・高精度予測手法を確立
色中心の高精度な探索には膨大な時間を要することが課題となっていたが、本研究独自の理論式・近似を導入することで、従来の計算時間の壁を打ち破る高速な理論予測が可能に
紫外から可視、通信波長帯まで広範囲にわたる高速探索が可能となることで、幅広い量子技術材料の開発加速に期待

大阪大学 大学院工学研究科の岩本 蒼典 氏（博士後期課程）、原 征大 助教、渡部 平司 教授、小林 拓真 准教授らの研究グループは、材料を選ばない、高輝度色中心の高速・高精度予測手法を確立しました。
量子センサーや量子暗号通信などの次世代量子技術の開発において、色中心は「室温動作・集積可能」な極めて有望なシステムです。しかし、数ある材料候補の中から優れた発光特性を持つ色中心を効率的に見つけ出す手法は確立されておらず、実用化への大きなボトルネックとなっていました。
特にこれまでの理論予測では、結晶の格子振動（フォノン）による複雑な光損失の評価に膨大な計算時間を要し、多くの材料を網羅的に探索することが実質的に困難という大きな課題がありました。
今回、研究グループは、フォノンによる複雑な光損失をシンプルな理論式で記述するとともに、効果的な近似を導入することで、従来の計算時間の壁を打ち破る高速な理論予測手法を確立しました。これにより、紫外から可視、さらには通信波長帯まで網羅する広範な色中心の高速探索が可能となり、次世代量子技術の材料開発が劇的に加速すると期待されます。
本研究成果は、2026年8月25日（日本時間）付で、英国科学誌「npj Computational Materials」に掲載されました。
本研究は、JSPS 科研費 JP25K01263、JP25K24649、JST 戦略的創造研究推進事業 CREST JPMJCR25I2、および同事業 さきがけ JPMJPR22B5の支援を受けて行われました。

＜プレスリリース資料＞

本文　PDF（585KB）

＜論文タイトル＞

“Unified first-principles framework for predicting radiative and non-radiative processes in color centers”

DOI：10.1038/s41524-026-02267-8

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