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2025年版 量子技術市場の現状と展望
量子技術は従来、理論物理学が中心だったが、われわれの身近な製品と関連するデバイスあるいは制御などの技術として活躍し、実際の製品となって登場し始めており、今後も増加することが期待されている
| 発刊日 | 2025年08月21日 | 体裁 | 180頁 |
|---|---|---|---|
| 資料コード | C67106600 | PDFサイズ | 28.2MB |
| カテゴリ | 環境・エネルギー、自動車、機械、エレクトロニクス / 情報通信 / 海外情報掲載 | ||
| 調査資料価格 | 198,000円（税込）～ 価格表を開く | ||
| 書 籍 | 定価 198,000円 （ 本体 180,000円 消費税 18,000円 ） |
|---|---|
| PDFレギュラー | 定価 198,000円 （ 本体 180,000円 消費税 18,000円 ） |
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セット (書籍とPDFレギュラー) |
定価 231,000円 （ 本体 210,000円 消費税 21,000円 ） |
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PDFコーポレート (法人内共同利用版) |
定価 396,000円 （ 本体 360,000円 消費税 36,000円 ） |
|
セット (書籍とPDFコーポレート) |
定価 429,000円 （ 本体 390,000円 消費税 39,000円 ） |
|
PDFグローバルコーポレート (法人内共同利用版) |
定価 594,000円 （ 本体 540,000円 消費税 54,000円 ） |
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| 資料閲覧開始 | 閲覧室： 2025/10/21～ |
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閲覧室： 2025/10/21～ 990円 |
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リサーチ内容
第1章 量子センシング
量子センシング
量子もつれ・量子コヒーレンスなどの量子力学の原理を用いて、
従来のセンシング技術では達成できない高感度・高精度を実現
1．量子センシングとは
2．量子センシングの特徴・優位性
3．注目される量子センシングのトピックス
3-1．量子磁気センサ
3-2．量子光学センサ
3-3．原子干渉計
3-4．量子ホール素子
3-5．量子エレクトロメーター
3-6．量子イメージング
3-7．量子パラメトリックアンプ
4．量子センシングに関する市場規模
【図・表1．量子センシングに関する国内およびWW市場規模予測
（金額：20230-2050年予測）】
【図・表2．量子センシングの分野別国内市場規模予測（金額：2030-2050年予測）】
【図・表3．量子センシングの分野別WW市場規模予測（金額：2030-2050年予測）】
5．量子センシングに関連する企業・研究機関の取組動向
5-1．国立大学法人東京科学大学
(1)ダイヤモンドの原子システム
【図1．光とマイクロ波によって制御されるダイヤモンドNV状態の模式図】
(2)ダイヤモンドNVセンターを用いた量子センシング
【図2．マウスを用いたMCG実験のセットアップ模式図】
(3)ダイヤモンドNVセンターを用いた量子シミュレーション
【図3．チャーン数のシミュレーションによる観測結果】
5-2．国立大学法人東京大学
(1)ガンマ線を用いた核医学イメージング
(2)核もつれガンマ線によるイメージング
【図4．カスケードガンマ線を用いたセンシングの原理】
【図5．pHとガンマ線放出分布の定量（左：カスケード崩壊,
右：pH依存放出分布】
5-3．学校法人日本大学
【図6．量子パルスゲートによる多重散乱光パルスの除去の模式図】
【図7．灌流固定したマウス脳(a)と断層画像(b, c, d)】
5-4．国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構（QST）
(1)ダイヤモンドNVセンター
【図8．QSTにおけるダイヤモンドNVの製造過程】
(2)SiC中のスピン欠陥・単一光子源
【図9．SiC中のスピン欠陥・単一光子源】
(3)まとめ
6．量子センシングに関する課題と将来展望
6-1．課題
6-2．将来展望
第2章 量子フォトニクス
量子フォトニクス
光の波動性・粒子性を利用する従来のフォトニクスに対し、
光子の量子特性を利用して情報の伝達・処理を行なう技術
1．量子フォトニクスとは
2．量子フォトニクスの際立った技術
2-1．量子ドット
2-2．量子もつれ光子対生成技術
2-3．光子量子ビット
2-4．集積型量子フォトニクス
2-5．光子-物質相互作用の制御
2-6．量子フォトニクスによる超解像イメージング
3．量子フォトニクスに関する市場規模
【図・表1．量子フォトニクスに関する国内およびWW市場規模予測
（金額：2030-2050年予測）】
【図・表2．量子フォトニクスの分野別国内市場規模予測
（金額：2030-2050年予測）】
【図・表3．量子フォトニクスの分野別WW市場規模予測
（金額：2030-2050年予測）】
4．量子フォトニクスに関連する企業・研究機関の取組動向
4-1．国立大学法人香川大学
(1)シリコン光集積回路と光集積量子回路
【図1．干渉計を多段に組み合わせたプログラマブルなシリコン集積光量子回路の事例】
(2)非線形光学効果を積極的に利用した光集積量子回路
【図2．シリコン基板上で実装した光量子回路】
(3)光集積回路を用いた量子分類器ユニバーサルな量子分類器の原理検証実験に成功
～シリコンフォトニクスによる量子機械学習に向けた第一歩～
【図3．研究グループが実装したシリコン光集積量子回路】
【図4．(a)教師データと(b)分類結果】
4-2．国立大学法人九州大学
(1)光情報処理における量子ドット（QD）エンジニアリング
(2)QDを用いて光論理演算デバイスをつくる
(3)光波長変換材料としてのQD
【図5．均一に作製されたナノフォトニックドロップレットのSEM像】
【図6．ドロップレットの外観SEM像(左)と
QDが内部に均一に充填された内部構造TEM像(右)】
(4)QDを用いたリザバーコンピューティング
【図7．QDリザバーの時間―空間蛍光出力に基づく
リザバーコンピューティングの模式図】
【図8．QDリザバーコンピューティングの実行例】
4-3．国立大学法人電気通信大学
(1)量子未来創生デバイス開発センターを新たに設置
【図9．量子未来創生デバイス開発センターの概要】
(2)分子線エピタキシー（MBE）による量子ナノ構造（QD）の作製
【図10．InAs/GaAs系QDのPL半値幅とQD密度との関係】
(3)世界最高密度のQDを実現し半導体レーザーを開発
【図11．(a)面内超高密度InAs QD層を導入したリッジ導波路型レーザーの断面模式図。
(b)GaAsSb/GaAs層上のInAs QDのAFM写真】
【図12．面内超高密度QDレーザーの室温における発光スペクトル
(注入電流：30mA、60mA、70mA)】
(4)シリコン基板上で高密度・高均一なIII-V族半導体量子ナノワイヤの作製
【図13．高密度・高均一のInAs量子ナノワイヤSEM像(上)
InAs量子ナノワイヤの直径のヒストグラム（下）】
4-4．国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学
(1)量子ドット（QD）の特徴
【図14．量子サイズ効果による量子ドット（QD）の
電子エネルギー構造の変化（模式図）】
(2)低毒性元素からなる多元半導体QDの開発
【図15．I-III-VI族半導体をベースとする多元半導体の構成元素の一例。
CdS中のCd2+をAg+, Zn2+, In3+で等電子置換することで
四元素Zn-Ag-In-S半導体が作製できる】
【図16．異なる組成をもつZn-Ag-In-S QDの発光スペクトル(a)と、
紫外光下でのZn-Ag-In-S QDクロロホルム溶液の発光の様子(b)[2]。
粒子組成を(AgIn)xZn2(1-x)S2として表したときのx値を図中に示す。】
(3)低毒性多元QDの発光ピークの先鋭化およびデバイスへの応用
【図17．Ag-In-Ga-Se QDを皮下注射したマウスの
三次元近赤外発光イメージング[3]】
【図18．Cu-In-Ga-S (CIGS) QDを発光層に用いるEL素子の構造模式図[4]】
5．量子フォトニクスに関する課題と将来展望
5-1．課題
5-2．将来展望
第3章 量子暗号・通信
量子暗号・通信
従来の技術に比べ量子力学に基づく高度なセキュリティを提供
情報のセキュリティと通信の効率を飛躍的に向上させる
1．量子暗号・通信とは
1-1．量子暗号
1-2．量子通信
2．量子暗号・通信に関連した技術
2-1．量子鍵配送（QKD）
2-2．量子中継器
2-3．量子テレポーテーション
2-4．量子セキュア通信
（1）盗聴の検知と防止
（2）量子コンピュータ耐性
（3）無条件の安全性
2-5．ポスト量子暗号化
（1）格子ベース暗号
（2）NTRU暗号
（3）符号ベース暗号
（4）多変数公開鍵暗号
（5）ハッシュベース暗号（Hash-based Cryptography）
（6）同型暗号
2-6．量子インターネット
（1）高度に安全な通信
（2）分散型量子コンピューティング
（3）量子計測・センシング
（4）量子クラウドサービス
3．量子暗号・通信に関する市場規模
【図・表1．量子暗号・通信に関する国内およびWW市場規模予測
（金額：2030-2050年予測）】
【図・表2．量子暗号・通信の分野別国内市場規模予測（金額：2030-2050年予測）】
【図・表3．量子暗号・通信の分野別国内市場規模予測（金額：2030-2050年予測）】
4．量子暗号・通信に関連する企業・研究機関の取組動向
4-1．国立大学法人大阪大学
(1)ムーンショット型研究開発事業
「ネットワーク型量子コンピュータによる量子サイバースペース」
【図1．ネットワーク型量子コンピュータの模式図】
【図2．光ピンセットアレイとトラップされた原子】
(2)全光量子中継
【図3．全光量子中継の実証】
【図4．Rb量子メモリと通信波長光子の量子もつれ実証】
(3)非線形光学結晶：導波路型PPLN
【図5．非線形光学結晶：導波路型PPLN】
4-2．学校法人玉川学園 玉川大学
(1)量子雑音マスキング手法を用いたY-00光通信量子暗号の安全性強化
①QDSRによる雑音マスキング効果の実効的増大を検証
【図6．QDSRによるY-00暗号の性能向上の実験構成(左)と
雑音マスキングの検証結果(右)】
②QDSRを用いたY-00暗号通信実験
【図7．光増幅中継伝送システムの実験構成(左)と雑音マスキング数(右)】
【図8．無中継伝送システムの伝送システム(上)と安全性向上(下)】
【図9．霧中での光無線通信の実験構成(上)と安全性向上(下)】
(2)超高速の量子乱数発生技術の研究開発
～リアルタイム50Gbit/sの良質な乱数生成に成功
【図10．リアルタイム空間多重量子乱数発生器のシステム】
(3)耐量子計算機暗号（PQC）による認証・鍵共有を用いたY-00暗号データ通信システム
～敷設光ファイバ回線で検証【図11．耐量子暗号（PQC）による
認証・鍵共有を用いたY-00暗号データ通信システムの概要(左)とビット誤り率特性(右)】
(4)今後の予定
4-3．学校法人中央大学
(1)量子IoT
【図12．量子通信でもデバイスへのサイバー攻撃に対する脆弱性は変わらない】
【図13．デバイスを量子通信でつなぎ、情報をシームレスに量子的に転送する
“完全秘匿性”の保証されたアーキテクチャ】
(2)量子遠隔秘匿センサ
【図14．患者側で情報が保存されない遠隔量子センサのプロトコル】
(3)量子匿名センサ
【図15．匿名性が担保される松崎准教授の提案した方式】
4-4．株式会社東芝
(1)量子技術と量子暗号通信
【図16．量子技術のロードマップ】
【図17．量子インターネットと関連する量子技術】
(2)東芝の量子暗号通信技術
【図18．東芝の量子暗号通信技術の歴史】
【図19．ツインフィールドQKDの概念図】
(3)東芝の量子暗号通信に関する製品
①多重QKDシステム（図20）
【図20．東芝の多重QKDシステム】
②長距離QKDシステム
(4)東芝の量子暗号通信事例
①広域・大規模なネットワークの検証
②秘匿性の高い大規模ゲノム解析データの安全な送信
【図21．開発したゲノム解析データ伝送システム】
③米国での事例：大手金融機関の本社とバックオフィス拠点間の安全な通信
④英国での事例：離れた生産施設間で、機密データを安全に転送
(5)量子暗号通信のグローバル化・標準化
(6)量子暗号通信の長期的な技術課題
5．量子暗号・通信に関する課題と将来展望
5-1．課題
5-2．将来展望
第4章 量子生命科学
量子生命科学
古典物理学では説明できない生物学的現象を理解するため、
量子力学の原理を生命科学の分野に応用する学際的な研究領域
1．量子生命科学とは
2．量子生命科学の注目分野～可視化・操作・再構築の最前線～
2-1．生体ナノ量子センサ
2-2．超高感度MRI/NMR
2-3．量子計測・制御による細胞内プロセスのリアルタイム可視化
2-4．量子イメージングと生体機能の構造化解読
2-5．量子シミュレーションによる生命プロセスの再構築
2-6．量子論的生命現象の解明と模倣応用
3．量子センシングと生命観の転換
3-1．量子センシングの基本原理
3-2．量子センシング技術の進展
3-3．生命科学への応用可能性
3-4．量子イメージングの基礎と応用
3-5．動的構造としての生命観の台頭
3-6．生命の “動的構造” の再構築へ
4．量子生命科学に関する市場規模
【図・表1．量子生命科学に関する国内およびWW市場規模予測
（金額：2030-2050年予測）】
【図・表2．量子生命科学の分野別国内市場規模予測（金額：2030-2050年予測）】
【図・表3．量子生命科学の分野別WW市場規模予測（金額：2030-2050年予測）】
5．量子生命科学に関連する企業・研究機関の取組動向
5-1．公立学校法人大阪公立大学
(1)プラズモニック構造とフォトニック構造の合体
【図1．AuNR/PCSハイブリッド構造】
(2)AuNR/PCSハイブリッド構造の作製
【図2．AuNR/PCSハイブリッド構造の作製方法(上)と出来上がった構造(下)】
(3)AuNR/PCSハイブリッド構造の光学特性評価
【図3．AuNR/PCSハイブリッド構造の光学特性結果】
(4)AuNR/PCSハイブリッド構造の光学特性評価
【図4．AuNR/PCSハイブリッド構造によるDNA解析結果】
5-2．国立大学法人大阪大学
(1)FMO法とその活用分野
【図5．FMO計算のプロセスを示した模式図】
【図6．FMO法計算から分かることの一例①】
【図7．FMO法計算から分かることの一例②】
(2)HPCIを活用したFMO創薬プラットフォームの構築
【図8．計算可能なモデルサイズ例】
5-3．国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構（QST）
(1)量子生命科学研究所
(2)生体ナノ量子センサ
【図9．生体ナノ量子センサの多様な機能】
【図10．量子センサの大きさと細胞内の計測対象との関係】
(3)生体ナノ量子センサの応用展開
【図11．生体ナノ量子センサの再生医療における応用展開事例：
iPS細胞等の単一幹細胞内局所温度計測 再生治療用細胞の機能評価】
6．量子生命科学に関する課題と将来展望
6-1．課題
6-2．将来展望
（1）短期的展望（今後5～10年）
（2）中長期的展望（今後10～20年）
6-3．総括
第5章 量子物性・材料
量子物性・材料
古典物理学では説明できない物性が、
電子・スピン・光子・フォノンなどの相互作用によって発現する
1．量子物性・材料とは
2．注目される典型的な量子材料
2-1．二次元材料
2-1．二次元材料
2-2．トポロジカル絶縁体
2-3．トポロジカル超伝導体
2-4．強相関電子系材料
2-5．スピン液体
3．量子物性とは
4．注目される量子物性
4-1．トポロジカル物性
4-2．高温超伝導
4-3．量子ホール効果
4-4．スピントロニクス
4-5．量子臨界現象
4-6．量子カオスと量子エンタングルメント
5．量子物性・材料に関する市場規模
【図・表1．量子物性・材料に関する国内およびWW市場規模予測
（金額：2030-2050年予測）】
【図・表2．量子物性・材料の分野別国内市場規模予測（金額：2030-2050年予測）】
【図・表3．量子物性・材料の分野別WW市場規模予測（金額：2030-2050年予測）】
6．量子物性・材料に関連する企業・研究機関の取組動向
6-1．国立大学法人静岡大学
(1)間接制御による量子情報処理
【図1．量子情報処理の直接制御(左)と間接制御(右)のイメージ】
(2)間接制御による変分量子固有値ソルバー（VQE）アルゴリズムの実装
【図2．VQE実装ユニタリ演算における直接制御回路(左)と
間接制御回路(右)の違い】
【図3．VQEの計算結果】
6-2．国立大学法人東北大学(1)
(1)磁性強誘電体における熱の整流効果を世界で初めて観測
【図4．磁性強誘電体（マルチフェロイクス物質）における
熱流の整流効果の模式図】
(2)音波による磁石の向きの制御に世界で初めて成功
【図5．表面音波による磁石の向きの制御。結晶中の原子の回転振動による音波が
磁石に伝わると、音波の回転方向によって磁化が制御される】
【図6．研究に用いたデバイス。圧電体基板上に櫛型電極2つと
Ni薄膜細線が作製されている】
【図7．Ni細線における表面音波印加の効果。垂直磁場が減少する過程で
表面音波を印加すると最終的な磁石の向きが制御できる】
(3)数学の原理で高周波の新型音響導波路を開発
【図8．本研究で実現したトポロジカル音響導波路と実験概念図。
右側に金属の微細周期構造を作製し、左から伝搬してきた表面弾性波（赤と白の縞々）を
走査型マイクロ波インピーダンス顕微鏡で可視化する
（緑：走査型マイクロ波インピーダンス顕微鏡のカンチレバー）。
上側（青色）と下側（茶色）の金属パターンは異なるトポロジーを持っており、
これによって境界に沿って伝搬する特殊な表面弾性波が存在する】
【図9．(a)トポロジーの異なる二種類の微細金属パターンA、BのSEM像。
(b)(c)走査型マイクロ波顕微鏡で観測した凹凸像と、
2.4GHzの表面弾性波に由来するコントラスト】
(4)らせん磁性体のねじり方向を利用した室温駆動の新型メモリの動作実証
【図10．(左)実験に用いたMnAu2単結晶薄膜デバイス。
(右)電流パルスによるキラリティメモリの書き込み・読み出し】
【図11．らせん磁性合金MnAu2白金Ptの2層デバイスにおける
キラリティ検出の概念図。
電流を印加するとキラリティに応じた横電圧シグナルが発生する】
6-3．国立大学法人東北大学(2)
【図12．テンソルネットワークとホログラフィー原理の概念図】
【図13．量子エネルギーテレポーテーションの概念図】
6-4．学校法人日本大学
【図14．レーザー光と原子気体を用いた量子シミュレーションの模式図】
【図15．(a)6成分のスピン自由度を持つ原子を充填した初期状態および中心部に
特殊な光を照射したときの様子。
(b)温度と光強度に対するエントロピー特性および
初期エントロピーと達成できる温度の関係に対する数値計算結果。
ここで、黒線は、全体が2成分のみで構成された原子気体の場合の計算結果で、
赤線は本研究のプロトコル(a)にしたがって作成した場合の計算結果】
6-5．国立大学法人広島大学
(1)富士通次世代コンピューティング共同研究講座
【図16．富士通スモールリサーチラボの展開状況】
【図17．共同研究体制】
(2)広島大学における取組～量子化学計算～
【図18．量子化学計算の典型的なアプローチ】
(3)量子化学計算における課題と目標
【図19．量子化学計算の課題と目標】
【図20．GPUを用いてハートリーフォック法の高速化に成功した事例】
6-6．国立大学法人三重大学
(1)三体衝突振動系
【図21．1つの大型振動子と2つの小型振動子を結合したマルチ振動衝撃システム】
(2)多体振り子を用いたエネルギー集中機構と波力発電への応用
【図22．エネルギー伝達機構を備えた多体振り子の模式図】
7．量子物性・材料に関する課題と将来展望
7-1．課題
7-2．将来展望
