カナダのXanadu（ザナドゥ、NASDAQ/TSX: XNDU）と米集積フォトニクス企業のHyperLight（ハイパーライト）は2026年11月10日、薄膜ニオブ酸リチウム（TFLN）を用いた光スイッチの挿入損失を商用ウェハーラインで7 mdB（ミリデシベル）まで低減したと発表した。この成果は、2030年度に100万量子ビット級を目指すNTTやOptQCをはじめとする国内の光量子コンピューティングや光電融合ロードマップにおいて、スイッチング素子の選定基準や製造プロセス戦略に直接影響を与える。
商用ウェハーで実証された7 mdBの衝撃と競合技術の現在地
光量子コンピュータのハードウェア開発を推進するXanaduと集積フォトニクスプラットフォームを提供するHyperLightは、TFLNチップレット技術をベースにした光スイッチの実証結果を公表した。今回の発表における核心は、研究室レベルの特注プロセスではなく、商用ウェハーラインで7 mdB（0.007 dB、光子透過率約99.84%、損失率約0.16%）の挿入損失を再現した点にある。
両社は2025年7月に導波路損失2 dB/m未満、光スイッチ損失約20 mdB（0.020 dB）の達成を発表していた。今回の成果は、それからわずか1年強で損失を約3分の1に圧縮したことになる。Xanaduの創業者兼CEOであるDr. Christian Weedbrookは、今回の損失低減について、実用規模の量子コンピューティング（USQC）に必要なハードウェアのオーバーヘッドを削減する重要なマイルストーンであると述べている。
現在、耐故障性量子計算（FTQC）を目指す光量子陣営では、光スイッチおよび導波路の低損失化を巡る材料選定の競争が激化している。代表的な技術方式と損失特性の比較は以下の通りである。
| 開発主体 / 方式 | 採用材料 | 光スイッチ挿入損失 | 1,000光子あたりの損失数 |
|---|---|---|---|
| Xanadu / HyperLight | 薄膜ニオブ酸リチウム（TFLN） | 7 mdB（0.007 dB） | 2光子未満（約1.6光子） |
| Xanadu / HyperLight（2025年） | 薄膜ニオブ酸リチウム（TFLN） | 20 mdB（0.020 dB） | 約4.6光子 |
| PsiQuantum（公表値基準） | 窒化シリコン上のチタン酸バリウム（BTO） | 約100 mdB（0.10 dB） | 約23光子 |
| 従来のシリコンフォトニクス | シリコン（Si）熱光学/キャリア注入 | 数百mdB〜1 dB超 | 200光子以上 |
米PsiQuantum（サイクオンタム）が推進する窒化シリコン導波路とチタン酸バリウム（BTO）を組み合わせたアプローチに対し、Xanadu側は今回の7 mdB達成によって競合公表値の約10分の1の損失水準に達したと主張している。極低温（4K）動作を前提とするPsiQuantumとは異なり、室温から中温域での光学制御を視野に入れるXanaduにとって、スイッチ1段あたりの損失最小化は計算可能な回路規模に直結する。
また、HyperLightのCEOであるMian Zhangは、大容量AIデータセンターや通信ネットワークを支える同一のTFLN製造プラットフォームが量子用途の極低損失を達成した点に言及した。この技術は量子計算用途だけでなく、大規模AIクラスタ向けの光回路スイッチ（OCS）や次世代トランシーバーの低消費電力化にも水平展開可能な基盤技術として位置付けられている。
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耐故障性フォトニック量子計算を阻む「光子損失の壁」とTFLNの優位性
光量子コンピュータが抱える最大の物理的制約は、回路内を伝搬する光子の消失（フォトンロス）である。超伝導量子ビットやイオントラップ方式ではデコヒーレンス（量子状態の崩壊）が主なエラー源となるが、光量子方式では光子が伝送経路や素子内で吸収・散乱されて消失することがエラーの主因となる。
学術誌『Nature』に掲載されたXanaduの量子アーキテクチャ「Aurora」に関する論文（H. Aghaee Radら）では、フォールトトレラントな光量子計算を実現するための技術的絶対条件が詳述されている。Auroraの設計では、光子が検出器に到達するまでに約15個の光スイッチを直列に通過する構成をとる。このアーキテクチャにおいて量子誤り訂正符号を機能させ、エラー閾値を下回る状態を維持するためには、1スイッチあたりの挿入損失を約7 mdB以下に抑える必要があった。
従来の集積フォトニクス材料では、この要求仕様を満たすことが物理的に極めて困難であった。
- シリコン（Si）: キャリアプラズマ効果を利用した変調は高速だが、自由キャリア吸収による大きな光損失（1スイッチあたり1 dB前後）が不可避である。熱光学効果を利用する場合は低損失化が可能であるものの、応答速度がマイクロ秒（μs）オーダーと遅く、クロック周波数を上げられない。
- 窒化シリコン（SiN）: 導波路損失は極めて低いが、それ自体は電気光学効果（ポッケルス効果）を持たないため、PZTやBTOといった強誘電体材料の異種材料接合が必要となる。界面欠陥や格子不整合による散乱損失の抑制が課題となっていた。
ニオブ酸リチウム（LiNbO3）は、優れたポッケルス係数（r33 ≈ 30 pm/V）を持ち、電界印加によって屈折率を瞬時に変化させることができる。従来のバルク型ニオブ酸リチウム素子は光閉じ込めが弱く、変調器サイズが数センチメートルに達していた。しかし、シリコン酸化膜付き基板上に数百ナノメートルの単結晶薄膜を貼り合わせるTFLN技術の確立により、光モードフィールドをサブミクロン領域に強く閉じ込めることが可能となった。
HyperLightは独自の微細加工エッチング技術を確立し、導波路側壁のラフネス（微小な凹凸）に起因するレイリー散乱損失を極限まで低減させた。これにより、高効率な電界印加と極低損失な導波路伝搬を両立させている。1スイッチあたりの損失が7 mdBであれば、15スイッチを連続通過しても合計損失は約0.105 dB（透過率約97.6%）にとどまり、クラスタ状態の生成と測定に基づく量子計算の誤り訂正閾値内に収まる計算となる。
参考記事: 光量子コンピュータの仕組みと2033年ロードマップ｜DARPAがPsiQuantumに1.25億ドルを投じた技術構造
材料シフトが突きつける国内半導体・光通信サプライチェーンの再編
XanaduとHyperLightによる今回の実証は、光集積回路の基軸材料がシリコン単体からTFLNチップレットへと移行しつつある産業構造の力学を浮き彫りにした。この動きは、国内の通信機器メーカー、材料メーカー、および半導体受託製造（ファウンドリ）の戦略に明確な再考を促す。
日本の光半導体戦略の中心には、NTTが主導するIOWN（Innovative Optical and Wireless Network）構想や、光電融合デバイスの開発がある。国内サプライチェーンは長年、インジウムリン（InP）レーザー光源やシリコンフォトニクス、石英系平面光波回路（PLC）に強みを持ってきた。しかし、極低損失かつ高速応答が同時に求められる量子スイッチング網やAIアクセラレータ間インターコネクトにおいて、TFLNの優位性が実証されたことで、材料ポートフォリオの再設定が必要となる。
国内産業における具体的な影響領域と課題は以下の3点に集約される。
- ニオブ酸リチウム単結晶基板の供給と薄膜化技術
信越化学工業や住友金属鉱山などの日本企業は、SAWフィルタやバルク光変調器向けに高品質なニオブ酸リチウムウェハーの製造シェアを握っている。課題となるのは、大口径ウェハー（6インチ〜8インチ）上への高品質薄膜転写（Smart Cut技術等）と、それを超低損失導波路へと精密加工するエッチングプロセスの国内ファウンドリ展開である。 - 光電融合アーキテクチャにおけるチップレット統合
超微細化が進むシリコンCMOSロジックとTFLN光素子をどのように接続するかという実装課題が存在する。HyperLightが採ったチップレット構造は、異種材料をマイクロバンプやハイブリッドボンディングで集積するアプローチである。国内のパッケージング企業や新光電気工業、イビデンなどのインターポーザ技術とのすり合わせが焦点となる。 - 受託製造エコシステムの欠如
米国ではHyperLightのようにTFLN専業のファブレス企業を商用ウェハーファブが支えるエコシステムが機能し始めている。一方、国内ではTFLNの量産プロセスを提供するオープンファウンドリ環境が未整備である。大学や研究機関での試作にとどまり、商用量産ラインでの歩留まり検証が遅れれば、次世代光通信や量子ハードウェアの受託製造機会を海外ファブに奪われるリスクを内包している。
参考記事: 光量子コンピュータの仕組みと2030年ロードマップ｜NTTとOptQCが挑む100万ビットの技術的要件
参考記事: インジウムリン基板の増産が示す光電融合のロードマップと実用化への技術的課題｜JX金属が1200億円を投じる物理的必然性
技術責任者・事業推進者が進めるべき具体的対応
7 mdBという実証値は、光量子計算が理論的フィジビリティスタディの段階を終え、製造プロセスの公差管理と歩留まり向上のフェーズに移行したことを示している。国内のハードウェア開発部門や技術投資判断を行う責任者は、以下のステップで自社戦略を検証する必要がある。
- スイッチング損失仕様の再算定と光バジェットの見直し
自社が設計中の光量子回路、光回路スイッチ（OCS）、またはCPO（Co-Packaged Optics）モジュールの光損失バジェットを再計算する。従来のシリコンベースの損失前提（1スイッチあたり0.5〜1.0 dB）から、TFLNチップレット適用を想定したアーキテクチャへ更新し、必要な光アンプの数や熱設計マージンを算出し直す。
- 海外TFLNファウンドリプラットフォームの評価ライン確保
国内に量産ラインが整うのを待つのではなく、HyperLightを含む海外のTFLNファブレス・ファウンドリサービス（PDK提供企業）を活用したプロトタイピングの早期着手を検討する。設計資産（IP）をTFLNの電気光学特性に最適化しておくことが、将来の内製化や調達マルチソース化の前提条件となる。
- 結晶材料メーカーとのアライアンスによる薄膜加工技術の囲い込み
ニオブ酸リチウム基板を供給する国内材料メーカーと連携し、薄膜均一性、低転位密度、およびドライエッチング時の側壁平滑性を担保するプロセス開発への投資を行う。材料供給にとどまらず、フォトニクスPDK（Process Design Kit）に最適化されたウェハー仕様を共同で確立することが競争力維持に直結する。
参考記事: 量子誤り訂正の基礎からFTQC実現へのロードマップ｜最新の実証データと開発戦略まで徹底解説
出典: Quantum Business Magazine
出典: Xanadu 公式ニュースリリース
出典: Converge Digest
出典: Quantum Zeitgeist
