これらの初期のスーパーコンピューターは、軍事機密業務、学術研究、高度なエンジニアリングなど、重要な目的のために開発されました。80年代には、そのような機能を持つコンピューターはプロセッサーが溶解しないように、冷却液の入ったタンクの中で稼働させる必要がありました。今日、私たちはより強力でポケットに収まるようなコンピューターを開発できるようになりました。

エンジニアは何十年もかけてコンピューターを小型化し、より軽量でより強力なマシンを作り上げてきました。過去半世紀にわたる人類の歴史において、科学的、文化的に達成された目覚ましい成果のほとんどすべてが、この進歩によるものです。

半導体産業が誕生してからわずか数年後の1965年、エンジニアで実業家のゴードン・ムーア氏はある予測を立てました。同氏は、単一チップ上に詰め込まれるトランジスタの数が今後10年間で2年ごとに倍増すると予想していると述べました。

それは大胆な主張であり、今日、量子コンピューティングの先駆者たちが示しているのと同じくらい大胆な未来像でした。ムーア氏は、エンジニアなら10年間に5回は帽子からウサギを取り出すことができるだろうと信じていました。しかし、彼は1975年より後は、それを推し進めませんでした。ある時点で魔法が切れて、物事が減速することは明らかだったようです。

ムーアの法則として知られるようになったムーア氏の予測は、10年以上にわたって展開されました。1960年代半ば以降は2～3年ごとに、エンジニアはマイクロチップのトランジスタ密度を2倍にすることに成功してきました。1960年代後半には羊毛繊維ほどの幅（20マイクロメートル）であったトランジスタは、現在ではミクロのスケールにまで縮小しています。2021年、IBMは最小部品幅わずか2ナノメートルのチップを開発しました。それはヒトのDNA鎖よりも狭いものです。

この数十年間、ムーアの法則を維持するために、エンジニアたちは化学のトリックを活用してきました。

1980年代に、IBMのチームはチップ上にトランジスタを印刷する新しい方法を発見しました。彼らは、ひも状に枝分かれした分子を溶液に混ぜ、フォトレジストとして知られるその溶液をブランクチップの表面に薄いコーティングとして塗布しました。

溶液が乾燥すると、分子は表面に付着しました。次に、パターン化されたスクリーンを通して、その表面に紫外線を照射しました。そのスクリーンにより、一部の分子のみが光に露出され、他の分子は影になることが確認されました。

その化学繊維の枝は光の下で反応しました。それらが反応すると、フォトレジストの挙動が変化し、粘着性の強弱が生じます。研究者たちは、UV照射されたフォトレジストを水で洗い流しました。残った分子はシリコンウェハー上に複雑なパターンを形成しました。

今日、これらのパターンはマイクロチップ配線のガイドとして機能しています。メーカーはこれらのパターン上にトランジスタを印刷し、微細なコンピューティング構造のガイドとして使用します。

「これらのパターンを顕微鏡で見ると、その線がいかに整然としていて、エッジがくっきりしているかがわかります」と、IBM Quantumの量子アプリケーション研究およびソフトウェア担当シニア・リサーチ・マネージャー ジャネット・ガルシアは語ります。

この鮮明さが重要です。少しでも不正確だと、製造工程でエラーが発生し、使い物にならないマイクロチップになりかねません。

IBMはJSRのようなパートナーと緊密に連携してこのプロセスを改良し、ナノメートル単位でパターンの形状を細かく制御できるようにフォトレジストを設計しました。

「精密な化学を用いれば、フォトレジストポリマーよりも幅の狭い、信じられないほど小さなフィーチャーサイズにまで到達することができます」と、ガルシアは述べました。「このようにして、2ナノメートル幅の部品にたどり着きました。それが、ムーアの法則の原動力になっています」。

今日、マイクロチップ製造業界全体がフォトレジストプロセスに依存しています。

「JSRは、最先端のフォトレジストソリューションの製造において、世界をリードしていることを誇りに思っています」とJSRの上席執行役員 電子材料事業部長・次世代研究（DS／MI）担当である木村 徹氏は述べています。「当社は、21世紀のムーアの法則を強化するために不可欠な化学物質を提供し、IBMのようなパートナーと協力してフォトレジスト材料のポートフォリオを継続的に強化しています」。

マイクロチップが製造に役立っているように、フォトレジストも1980年代の初期の実験からはるかに複雑になっています。より微細で繊細なパターンをサポートする化学が進化するにつれて、新しい要素がフォトレジストに追加され、より精密な機器に変化してきました。たとえば、研究者は光酸発生剤（PAG）として知られる化学成分を溶液に取り入れました。

PAGは化学タグボートのような役割を果たし、より大きなポリマーを所定の位置に誘導すると、ガルシアは言います。特定の条件が満たされると、PAGはフォトレジスト内のポリマーと相互作用するプロトンを吐き出し、分子を可溶性にして洗い流せるようにします。メーカーが新しいマイクロチップを開発する際には、JSR と協力して、望ましい結果を得るために必要な正確なフォトレジスト溶液を決定します。

このプロセスは、時間と費用がかかる可能性があります。

「新しいフォトレジストの挙動を予測することは実験室で開発され、実際の条件下で徹底的にテストされるまで困難です」と同氏は言います。

その化学的性質は複雑すぎて、世界で最も強力なスーパーコンピューターでも効果的なシミュレーションは不可能です。

「この分野はトランスフォーメーションを迎えようとしていると信じています」と同氏は言います。「長年のパートナーであるIBMと協力して、当社は量子コンピューターを使用した化学シミュレーションをはこちらしています。これまでのところ、量子コンピューターはフォトレジストのコンポーネントに似た小さな分子をシミュレートできることを実証してきました」。

現実世界は量子力学で動いており、量子コンピューターは間もなくそれをシミュレートするための最良のツールになる日も近いです。現在、IBM Quantumで独自の急速な拡張と開発プロセスが勧められているこれらのコンピューターは、いつの日か古典的なスーパーコンピューターですら躓かせる複雑な問題を解決する日が来るかもしれません。

JSRは、コンピューター化学シミュレーションによって、新しいフォトレジストをより早く、低コストで開発することを目指しています。これは、ムーアの法則を将来まで延長する上で潜在的な利点となります。

IBMとJSRは、量子コンピューターが必要な規模と能力に達すれば、この種の化学シミュレーションのための強力なツールになると期待しています。JSRは現在、IBM Quantumと協力して、その将来に向けた基礎固めを行っています。

「量子コンピューターがより高度になるにつれて、私たちは量子コンピューターを仕事のサポートに活用できるように取り組んでいます」と同氏は言います。

最近、JSRとIBM Quantumの共同研究チームは、PAGと同様の挙動を示すより小さな分子のシミュレーションに成功しました。これによって、量子コンピューターの規模に応じてPAGそのものをシミュレートすることが原理的には可能であることが示されました。

このような研究はすべて、量子中心のスーパーコンピューターが今日解決不可能な問題を解決し、化学研究に短期的な利益をもたらす未来に向かって推進しています。JSRにとって、これはより優れた、より高速なコンピューター・チップがより低コストで製造されることを意味します。他のパートナーにとっては、それは創薬や材料科学の進歩を意味するかもしれません。

現在、IBM Quantumは、量子回路を大規模に実行するための世界最先端の量子コンピューティング・システムとソフトウェアをホストしています。あなたの組織はIBM Quantumと提携して研究を推進し、量子スキルを構築できます。

JSR株式会社は、高分子材料の開発で培った技術をいかし、半導体チップの製造に欠かせないリソグラフィー材料、CMP材料、プロセス材料、パッケージ材料など、世界をリードする製品を数多く開発・提供しています。JSRのLCD材料や次世代ディスプレイ材料は、LCDやOLEDディスプレイの製造に使用されています。JSRのLCD材料や次世代ディスプレイ材料は、LCDやOLEDディスプレイの製造に使用されています。