この新型アイソレータは、従来の磁性体を用いたものとは原理的にまったく異なるものだといい、基板上の平面回路内ですべて構成できることから、集積回路によってmmサイズまで超小型化できる可能性があるとのこと。これは従来のアイソレータと比べ、体積比で3桁以上の小型化を実現できることになるとした。

さらに、一般的なアイソレータは機能する信号の周波数に制限があるのに対し、新型アイソレータは、原理的にはGHzオーダーの非常に広い周波数帯域で動作し、かつ従来のアイソレータと同等の性能を実現できる可能性があるとする。これらにより、量子コンピュータや多素子電波カメラの大規模化を飛躍的に発展させられる可能性があるとしている。

  • 今回発案されたアイソレータの構成。周波数ミキサを2個使用し、位相制御回路を用いて局部発振波の位相を調整することで、信号が流れる方向の制御が可能となり、全体としてアイソレータの機能が実現される。100円玉はサイズ比較のために置かれたもの。

    今回発案されたアイソレータの構成。周波数ミキサを2個使用し、位相制御回路を用いて局部発振波の位相を調整することで、信号が流れる方向の制御が可能となり、全体としてアイソレータの機能が実現される。100円玉はサイズ比較のために置かれたもの。(c)国立天文台(出所:NAOJ ATC Webサイト)

また研究チームでは今後、信号の増幅機能を併せ持つアイソレータの開発も視野に入れているという。周波数ミキサは電波観測装置でも広く使われているが、ここで使われているのは超伝導ミキサ(SISミキサ)であり、信号を増幅する働きを有する。今回の開発では、周波数ミキサとして市販の半導体ミキサを用いているが、その代わりにSISミキサを利用することで、信号の増幅とアイソレータの機能を併せ持つ新たな装置が実現されるとする。

増井特任研究員は今回の成果に対し、「マイクロ波帯に新たな原理の回路部品を誕生させることができました。新しいアイソレータを使うことで拡張性の高い回路を提供できるため、電気工学的にもたいへん意義深いものです」とコメントを残す。

また鵜澤技術主幹は、「電波観測装置と量子コンピュータには、共通する開発要素があります。電波や可視光・赤外線などの観測装置開発の知見を積んできたNAOJでは、先端技術センター内に社会実装プログラムを設置し、その中で量子コンピュータ適用プロジェクトチームを結成し技術開発を進めてきました。今回のまったく新しい原理によるアイソレータの開発は、その成果の1つです」と述べている。