イスラエルの研究、よりエネルギー効率の高いコンピューティングへの道を開く可能性

ヘブライ大学の研究者、エネルギー効率の高いコンピューティングへの道を開く可能性

ペサフ・ベンソン記者 • 2026年10月13日

エルサレム、2026年10月13日（TPS-IL） — ヘブライ大学の科学者たちは、実験的なコンピューターメモリのアプローチを実証し、エネルギー消費を物理法則によって定められた根本的な限界に近づけました。これは、極低温で動作するシステムにおける、よりエネルギー効率の高いコンピューティングへの道を開く可能性があります。

このアプローチは、超伝導渦（特定の材料を極低温に冷却した際に形成される微細な磁気構造）を使用します。研究者たちは、この渦を2つの安定した位置のいずれかに閉じ込めることで、デジタルコンピューティングの基本単位であるゼロまたはイチとして情報を符号化しました。

この発見は、最終的に量子コンピュータやその他の極低温で動作するシステムにおける個々のメモリ操作に必要なエネルギーを削減するのに役立つ可能性があります。しかし、このアプローチがスケールアップ可能で実用的なエネルギー節約をもたらすかどうかを判断するには、さらなる研究が必要です。

査読付きジャーナル『Nature Communications』に掲載されたこの研究では、単一の超伝導渦が移動する際にどれだけのエネルギーが消費されるかを調査しました。ある実験構成では、サイクルあたりの必要仕事量は、情報の1ビットを消去する際に伴う理論上の最小エネルギーであるランダウアー限界の4倍という低さでした。

研究者たちはまた、数値シミュレーションを使用して、情報操作に必要なエネルギーがこの根本的な限界にどれだけ近づくかを評価しました。しかし、実験方法では、情報を消去するという理想化されたプロセスを実行するのではなく、連続的に振動する力の下で渦を移動させました。したがって、測定値はランダウアー限界の4倍での情報消去の直接的な実証とはみなされません。

「私たちの研究は、超伝導渦ベースのメモリビットを動作させるのに必要なエネルギーを測定したものです」と、研究を主導したヘブライ大学のヨナタン・アナホリー博士はノファール・フリドマン氏と共に述べました。「約ランダウアー限界の5倍で動作できることがわかり、物理学で許可されている最小値に驚くほど近づきました。」

限界のテスト

関与するエネルギーの測定は、大きな実験的課題でした。渦が移動する際に放出される微量の熱を検出しようとするのではなく、チームはSQUID-on-tip顕微鏡と呼ばれる超高感度機器を使用してその磁気応答を追跡しました。

「渦は非常に小さく繊細な物体であるため、その運動によって消費されるエネルギーを測定することは、主要な実験的課題です」とフリドマン氏は述べました。「その磁気応答を追跡することで、情報処理の根本的な限界と比較して、そのエネルギーコストを評価することができました。」

研究者たちは、この研究が個々の超伝導渦におけるエネルギー消費量の定量的測定を提供し、そのような構造をメモリ素子として使用する際のエネルギーコストを評価する方法を提供すると述べました。

実験セットアップは、約4.2ケルビン、すなわち摂氏約マイナス269度で動作したため、このアプローチは通常のコンピュータには適していません。その潜在的な応用は、同様の低温で動作する量子コンピューティングシステムを含む、極低温コンピューティングにある可能性が高いです。

この発見は、これらのシステムで情報を保存しつつ、個々のメモリ操作に必要なエネルギーを削減する可能性のある方法を示唆しています。しかし、この研究は実用的なメモリチップを実証したわけではなく、完全なコンピュータが消費する電力が少なくなることを確立したわけでもありません。このアプローチをコンピューティングシステムに大規模に統合できるかどうか、またエネルギー節約が冷却およびシステム運用コストを上回るかどうかを判断するには、さらなる研究が必要となります。