定期刊行物

≪次世代市場トレンド≫
量子技術シリーズ(6) ～量子材料・物性～（3～40ページ）
～古典物理学では説明できない物性が、
電子・スピン・光子・フォノンなどの相互作用によって発現する～

1．量子材料とは
2．注目される典型的な量子材料
2-1．二次元材料
2-2．トポロジカル絶縁体
2-3．トポロジカル超伝導体
2-4．強相関電子系材料
2-5．スピン液体
3．量子物性とは
4．注目される量子物性
4-1．トポロジカル物性
4-2．高温超伝導
4-3．量子ホール効果
4-4．スピントロニクス
4-5．量子臨界現象
4-6．量子カオスと量子エンタングルメント
5．量子材料物性に関する市場規模
【図・表1．量子材料物性に関する国内およびWW市場規模予測（金額：2030-2050年予測）】
6．量子材料物性に関連する企業・研究機関の取組動向
6-1．国立大学法人静岡大学
(1)間接制御による量子情報処理
【図1．量子情報処理の直接制御(左)と間接制御(右)のイメージ】
(2)間接制御による変分量子固有値ソルバー（VQE）アルゴリズムの実装
【図2．VQE実装ユニタリ演算における直接制御回路(左)と間接制御回路(右)の違い】
【図3． VQEの計算結果】
6-2．国立大学法人東北大学(1)
(1)磁性強誘電体における熱の整流効果を世界で初めて観測
【図4．磁性強誘電体（マルチフェロイクス物質）における熱流の整流効果の模式図】
(2)音波による磁石の向きの制御に世界で初めて成功
【図5．表面音波による磁石の向きの制御。結晶中の原子の回転振動による音波が磁石に伝わると、音波の回転方向によって磁化が制御される】
【図6．研究に用いたデバイス。圧電体基板上に櫛型電極2つとNi薄膜細線が作製されている】
【図7．Ni細線における表面音波印加の効果。垂直磁場が減少する過程で表面音波を印加すると最終的な磁石の向きが制御できる】
 (3)数学の原理で高周波の新型音響導波路を開発
【図8．本研究で実現したトポロジカル音響導波路と実験概念図。右側に金属の微 細周期構造を作製し、左から伝搬してきた表面弾性波（赤と白の縞々）を走査型マイクロ波インピーダンス顕微鏡で可視化する（緑：走査型マイクロ波インピーダンス顕微鏡のカンチレバー）。上側（青色）と下側（茶色）の金属パターンは異なるトポロジーを持っており、これによって境界に沿って伝搬する特殊な表面弾性波が存在する】
【図9．(a)トポロジーの異なる二種類の微細金属パターンA、BのSEM像。(b)(c)走査型マイクロ波顕微鏡で観測した凹凸像と、2.4GHzの表面弾性波に由来するコントラスト】
(4)らせん磁性体のねじり方向を利用した室温駆動の新型メモリの動作実証
【図10．(左)実験に用いたMnAu2単結晶薄膜デバイス。 (右)電流パルスによるキラリティメモリの書き込み・読み出し】
【図11．らせん磁性合金MnAu2白金Ptの2層デバイスにおけるキラリティ検出の概念図。電流を印加するとキラリティに応じた横電圧シグナルが発生する】
6-3．国立大学法人東北大学(2)
【図12．テンソルネットワークとホログラフィー原理の概念図】
【図13．量子エネルギーテレポーテーションの概念図】
6-4．学校法人日本大学
【図14．レーザー光と原子気体を用いた量子シミュレーションの模式図】
【図15．(a) 6成分のスピン自由度を持つ原子を充填した初期状態および中心部に特殊な光を照射したときの様子。(b)温度と光強度に対するエントロピー特性および初期エントロピーと達成できる温度の関係に対する数値計算結果。ここで、黒線は、全体が2成分のみで構成された原子気体の場合の計算結果で、赤線は本研究のプロトコル(a)にしたがって作成した場合の計算結果】
6-5．国立大学法人広島大学
(1)富士通次世代コンピューティング共同研究講座
【図16．富士通スモールリサーチラボの展開状況】
【図17．共同研究体制】
(2)広島大学における取組～量子化学計算～
【図18．量子化学計算の典型的なアプローチ】
(3)量子化学計算における課題と目標
【図19．量子化学計算の課題と目標】
【図20．GPUを用いてハートリーフォック法の高速化に成功した事例】
6-6．国立大学法人三重大学
(1)三体衝突振動系
【図21．1つの大型振動子と2つの小型振動子を結合したマルチ振動衝撃システム】
(2)多体振り子を用いたエネルギー集中機構と波力発電への応用
【図22．エネルギー伝達機構を備えた多体振り子の模式図】
7．量子材料・物性に関する課題と将来展望
7-1．課題
7-2．将来展望

スマートエネルギー(3)～分散協調型エネルギー設計・管理システム～（41～69ページ）
～効率的かつ柔軟な未来型エネルギーが、
脱炭素社会と持続可能な未来を加速する～

1．分散協調型エネルギーの設計・管理システムとは
1-1．デジタル技術を活用したスマートエネルギーの設計・予測技術
（1）目的
（2）特徴
（3）中心的な技術
（4）主な利用シーン
1-2．分散協調型エネルギーの設計・管理システム
（1）目的
（2）特徴
（3）中心的な技術
（4）主な利用シーン
1-3．両者の主な違い
（1）設計・管理の対象
（2）管理の構造
（3）技術の方向性
2．分散協調型エネルギーの設計・管理システムの具体的内容
2-1．分散型エネルギーリソース（DER）
2-2．バーチャルパワープラント（VPP）
2-3．エネルギー管理の自律性と協調性
2-4．エネルギー取引とP2Pネットワーク
2-5．需要応答（DR）
2-6．エッジコンピューティングとリアルタイム制御
3．分散協調型エネルギーの設計・管理システムに関する市場規模
【図・表1．分散協調型エネルギーの設計・管理システムの国内およびWW市場規模予測（金額：2030-2050年予測）】
4．分散協調型エネルギーの設計・管理システムに関連する企業・研究機関の取組動向
4-1．国立大学法人北海道国立大学機構北見工業大学 
(1)変動する再生可能エネルギーの需給調整供給システム
【図1．変動再生可能エネルギーの余剰電力をエネルギーキャリアで需給調整に用いるエネルギー供給システムの模式図。(a)水素╱アンモニア、(b)MCH [1]】
(2)低温廃熱を用いた高効率蓄発電技術
【図2. CO2ハイドレートを用いた電力用バッテリの構成。
(a)充電モード、(b)放電モード】
(3)プロトン交換膜（PEM）水電解セルの変動再生可能エネルギー追従性能
【図3．実験装置の構成。(a)テストシステム、(b)テストセル [3]】
(4)次世代火力発電：貯留CO2とグリーン水素によるメタネーションを伴う、CCUS付き固体酸化物形燃料電池（SOFC）コンバインドシステム
【図4．Oxy-Combustionを用いたCO2回収・貯蔵を伴うSOFC-CC】
4-2．国立研究開発法人 産業技術総合研究所 再生可能エネルギー研究センター
(1)電力系統の慣性力問題
(2)電力系統の慣性低下に対応するGFMインバータ技術の開発
【図5．一般的な実証(左)と対比した次世代ラボ試験技術（HIL）の模式図(右)】
(3)系統安定性のための再生可能エネルギー比率に関する影響評価
【図6．インバータによる再生可能エネルギー比率の増加に伴う系統安定性の
評価結果。実線の濃い色と薄い色は、各々重負荷時と軽負荷時の状態を示す】
4-3．国立大学法人東京大学
(1)分散協調システムの位置づけ
【図7．分散協調システム設計の位置づけ】
(2)電力市場における分散化に伴う社会実装分野の拡がりと取込み
【図8．分散化に伴う分散電源・IoT機器市場の拡がりと取込み】
(3)分散協調システムの設計事例
①電力融通取引プラットフォームのシステム構成
【図9．電力融通取引プラットフォームのシステム構成例】
②P2Pブロックチェーンを用いた電力取引システムの共同実証実験
③P2P個人間電力取引を活用した住宅地における脱炭素の推進
【図10．P2P個人間電力取引を活用した東京都世田谷区における脱炭素の推進事例】
4-4．学校法人福岡大学
(1)電力のエネルギーキャリアへの変換
(2)アンモニア電解合成の意義
【図11．グリーンアンモニア社会のイメージ】
【図12．水と窒素から直接アンモニアを得る方法の模式図】
(3)水素透過膜を用いた電気化学システムによる水と窒素からのアンモニア合成
【図13．アンモニア電気化学セルの模式図】
【図14．電気化学セルの断面図(A)と装置の配管図(B)】
【図15．新規開発した触媒の電子顕微鏡写真】
5．分散協調型エネルギーの設計・管理システムに関する課題と将来展望
5-1．課題
（1）データ管理とセキュリティ
（2.）システムの相互運用性と標準化
（3）リアルタイム性と制御の複雑性
（4）需要予測の精度と管理
（5）エッジコンピューティングと分散処理の整合性
（6）ピーク負荷と供給の調整
（7）エネルギー取引と規制の整備
（8）インフラ整備と初期コスト
（9）社会的受容とユーザー教育
5-2．将来展望
（1） AIと機械学習による予測精度の向上
（2）ブロックチェーンによるエネルギー取引と透明性の向上
（3）エッジコンピューティングの進化と現場でのリアルタイム制御
（4）デジタルツインによるエネルギーシステムの高度管理
（5）地域ごとのエネルギー自給とカーボンニュートラルの実現
（6）エネルギーインフラの柔軟性と再構成性の向上
（7）EVとの連携とV2Gの普及
（8）新たなエネルギーサービスの創出
（9）政策と規制の強化による支援

《注目市場フォーカス》
コネクテッド･デバイスシステムシリーズ（1）自動車UI/UXデバイス市場④（70～86ページ）
～世界のテレマティクス&OTAデバイス～
～世界テレマティクス＆ＯＴＡサービスと、
関連システム機器の将来市場予測～

はじめに
1．TCU（テレマティクス・コントロール・ユニット）の可能性探索
1-1．TCUとコネクテッドカーの違い
【表1．TCUとコネクテッドカーの違い】
1-2．コネクテッドカー市場の16分類
【表2．コネクテッドカー市場の16分類】
1-3．テレマティクスユニットの構造図
【図1．現在のTCU（テレマティクス・コントロール・ユニット）構造図】
【図2．(2030年以降)ゾーン型アーキテクチャーにおけるTCU構造図】
1-4．テレマティクスユニット市場の推移
1-5．TCUのワールドワイド（WW）市場～2040年予測（1）TCUの販売市場規模～2040年予測
【図・表1．TCU（テレマティクス・コントロール・ユニット）のWW販売
（2）TCUのワールドワイド稼働台数市場規模～2040年予測
【図・表2．TCU(テレマティクス･コントロール･ユニット)のWW稼働台数市場規模（数量：2022-2040年予測】
1-6．TCUのワールドワイド参入企業
【表3．TCUのWW参入企業一覧】
2．世界のテレマティクスサービス市場～2040年予測
【図・表3．テレマティクスサービスのWW販売市場規模（数量・金額：2022-2040年予測）】
3．OTAソリューションのWW市場動向と2040年予測
3-1．OTAソリューションの構造
【図3．OTAソリューション構造図】
3-2．先進OEMのOTAソリューション戦略
【図4．先進OEMのOTAソリューション戦略】
3-2．OTAソリューションのWW稼働台数～2040年予測
【図・表4．OTAソリューションのWW稼働台数市場規模（数量：2022-2040年予測）】
3-3．OTAサービスのWW市場規模～2040年予測
【図・表5．OTAサービスのWW市場規模（数量・金額：2022-2040年予測）】
3-4．OTA化して自動車が変わること
3-5．パワトレ系OTAソリューション普及のロードマップ～2035年
【表4．パワトレ系OTAソリューション普及のロードマップ】
3-6．世界のOTAソリューション参入ベンダ
【表5．OTAソリューションのWW参入企業一覧】

車載ソフトウエアクラウド化の動向（3）（87～95ページ）
～SDV市場は2030年には1兆円規模となり仮想化も進展～

1．前号までのまとめ
1-1．V-ECUの開発環境
1-2．V-ECUの利用例
1-3．求められるV-ECUの開発環境
1-4．クラウド事業者の仮想環境でのソフトウエア開発支援
1-5．マイコンメーカーの提供するプラットフォーム
1-6．IT系チップメーカーの提供するプラットフォーム
2．その他のIT系チップメーカーの提供するプラットフォーム
2-1．NVIDIA Corporation
2-2．Intel Corporation、Advanced Micro Devices, Inc.
3．全体のまとめ
3-1．SDVがもたらすもの
（1）マイコンメーカーとSDV、そして仮想化
（2）クラウド事業者とSDV、そして仮想化
（3）IT系半導体メーカーとSDV、そして仮想化
3-2．市場規模の推定
【表1．各国別SDV関連のOEMを中心とした研究開発費WW推計値（金額：2022-2032年予測）】
【図1．各国別SDV関連のOEMを中心とした研究開発WW費推計値（金額：2022-2032年予測）】
【表2．各国別SDVに占める仮想化ソリューションWW市場（金額：2022-2032年予測）】

≪タイムリーコンパクトレポート≫
協働ロボット市場（96～103ページ）
～「プログラミングの容易化」、「プラットフォームの多様化」、
「技術優位性」こそが、市場獲得のカギになる～

1．協働ロボットとは
2．市場概況
3．セグメント別動向
3-1．日本市場～海外勢の市場参入が継続、国内企業は技術の差別化に注力～
3-2．中国市場～主要製造業やマッサージ用での導入が市場をけん引、ローカル企業中心の閉鎖型市場～
3-3．韓国市場～財閥系は国内を超え海外市場まで拡大中、中小ベンチャー企業は国内市場に注力～
3-4．米州市場～製造業への投資が増加傾向、人手不足や人件費急増が続き、自動化ニーズが増加～
3-5．欧州市場～ドイツの自動車業界での需要が市場をけん引、海外プレーヤーの参入で市場が活性化～
4．注目トピック
4-1．AIソフトウェア技術が市場のゲームチェンジャーに
4-2．産業用ロボット並みの高速仕様製品や「デュアル・モード」製品の提案が進行中
4-3．可搬重量20㎏以上の開発が進行中、自動車及び物流業界での需要増が見込まれる
5．将来展望
【図1．協働ロボット世界市場規模推移・予測（数量：2022-2033年予測）