半導体量子ドットアレイの大規模化に向けて、オンチップ多重化回路の設計・実装を進めるとともに、デバイス間ばらつき（しきい値電圧、谷分裂、電荷雑音など）を体系的に評価します。多数素子の同時動作を可能とする回路アーキテクチャを構築し、統計的手法に基づく設計指針を確立することで、100〜1,000素子規模の量子デバイス実現に必要な基盤技術を開発します。

極低温環境での多量子ドット系の制御・測定手法を開発します。プロジェクト内での連携を通じた多素子系の制御技術の開発や、大規模量子ドットの制御手法および不均一性などに関する知見の獲得を通じて、大規模シリコン量子ビットデバイスを動作させるための基盤技術開発への貢献を目指します。

シリコン単一電子ポンプを用いた量子電流標準の高精度化を目指し、デバイス幾何形状やゲート設計、動作周波数がポンピング精度に与える影響を詳細に解析します。さらに、並列化や高速駆動に向けたデバイス設計を進め、機械学習を用いた最適動作点探索を導入することで、量子計測標準への応用を推進します。

歪みシリコン、グラフェン、トポロジカル材料、ダイヤモンドNVセンターなど、多様な量子材料を用いた新規デバイスの作製と特性評価を行います。20–40 GHz帯のミリ波量子計測系やNVセンターベースのマイザー増幅器の開発を通じて、高速・高周波動作に適した量子デバイス技術を探求します。

大規模量子ドットアレイに適した高速・高感度読み出し系の構築を目的として、RF反射計測用のLC共振回路や量子パラエレクトリック材料を用いた可変共振器の開発を進めます。さらに、低温環境で動作するマイクロ波信号源や低雑音パラメトリック増幅器を導入し、多素子読み出しの高帯域化と高忠実度化を実現します。

量子デバイスの大規模化に伴う熱負荷増大に対応するため、超伝導／常伝導ハイブリッド構造を用いた高感度電子温度計測技術を開発します。また、電子冷却素子による局所的な電子温度低減を実現し、量子デバイスの安定動作に寄与します。