量子センサーとは何か｜ふつうのセンサーと何が違うのか

センサーとは、音・光・温度・圧力のような測りたい量を見つけて、扱いやすい信号に変える部品や装置のことです（QST の解説冊子（2024年1月発行）が国語辞典の説明を引いています）。スマートフォンの中にも、体温計の中にも入っています。

量子センサーは、そのセンサーの「感じ取る部分」に、原子や電子のような量子の世界の粒を使います。産総研の解説（2026年7月15日掲載・8月18日更新）は、量子センシングを「原子や電子が持つ量子の性質を利用して、磁場や電流、温度などを高精度に測る技術」と説明しています。「量子センサー」は装置のこと、「量子センシング」はその測り方のことですが、検索ではほぼ同じ意味で使われるので、この記事も区別せずに書きます。

ふつうのセンサーとの違いを、産総研は次のように説明しています。従来のセンサーは、物質の中の大きな、平均的な応答を使うことが多い。量子センサーは、原子や電子が持つ量子状態を操り、読み出して、その変化を測りに使う。量子状態の応答は物質に決まった性質にもとづくので、測る条件をきちんと整えれば、同じ結果を再現しやすい、という説明です。

量子状態とは

原子の中の電子がどのエネルギーの状態にあるか、のようなことです。温度や磁場が変わると、この状態が変わります。量子センサーは、その変わり方を読んで、温度や磁場の大きさを知ります。

量子コンピューターでは弱点だった「敏感さ」を使う

理研 Q-portal の解説は、量子センサーを「量子の弱点を逆手に取ったもの」と説明しています。量子は、温度が少し変わる、磁場がずれる、余計な電子が混じるといった環境の変化に敏感で、重ね合わせやもつれの状態がすぐ崩れます。量子コンピューターを作るうえでは、これが大きな困難です。そこで、その敏感さを環境を読み取る力として使うのが量子センサーです。

測り方の流れは、同じ解説によると次のとおりです。

  1. 量子ビット（量子の情報を表す最小の単位）を重ね合わせの状態にする。
  2. それを測りたい環境にさらす。
  3. どんな状態に変わったかを読み取り、環境がどうだったかを知る。

量子コンピューターの方式の多くが、量子センサーとしても研究されているとも書かれています。量子コンピューターそのものは量子コンピューターとはで説明しています。

量子センサーは今のセンサーを全部置き換えるのか

単純に置き換えるものではない、というのが産総研の説明です。量子センサーは、成熟した今のセンサーを単純に置き換える技術ではなく、これまで難しかった測り方の課題で価値を出す技術だと書かれています。大切なのは、量子であることの新しさではなく、具体的な課題にどんな答えを出せるかだ、とも述べています。広告やニュースで「量子」と付いた装置を見たら、「何を、ふつうのセンサーよりどう良く測るのか」を確かめるのが、読み方の基本です。

量子センサーは何を測れるのか｜磁場・電流・温度・時間・重力

3つの一次資料に出てくる「測れるもの」と使い道を、測るものごとにまとめました。いずれも各機関の説明であり、すべてが製品として売られているという意味ではありません。

測るもの使う量子の例資料が挙げる使い道出典
磁場ダイヤモンドの NV センター、原子の気体半導体チップの故障箇所の絞り込み、鉄板表面の傷の評価、心臓や脳が出す磁場の測定産総研、QST
電流ダイヤモンドの NV センター交流と直流の電流の比を同じ装置で測る電流比較器、電気自動車の電池の監視産総研、文部科学省
温度ダイヤモンドの NV センター細胞の中の温度、半導体の発熱の分布QST、産総研
時間・高さ・重力原子を格子状に並べた時計（光格子時計）高さの違いによる時間の遅れの測定、標高差や重力場の計測、地殻の上下変動の監視理研
加速度原子加速度の読み取りの研究理研 Q-portal
電場・pH・粘性・分子の回転ダイヤモンドの NV センター細胞や材料の微小な環境の計測QST
光（眼や重力波）光眼の診断や重力波の検出に使う研究理研 Q-portal

QST の解説冊子は、自分たちのダイヤモンド量子センサーの性能を、数字で説明しています。温度なら0.001度の変化を測れて、これは8畳の部屋に人が1人入ったときに上がる温度（約0.1度）の100分の1にあたります。磁場なら1ピコテスラ（ピコは1兆分の1）まで測れて、これは新宿駅に貼ったポスターのマグネットの磁場を、約6キロメートル離れた東京駅で検出できるほどの感度だと書かれています。QST は世界最小サイズの5ナノメートルのセンサーも作り、細胞の中に入れて、生きたままの細胞の中の変化をとらえられるとしています。

これらは、QST の冊子がダイヤモンド量子センサーの性能として挙げた数字です。同じ数字がどの量子センサーにも、どの測り方にも当てはまるわけではありません。

点ではなく面で撮る｜磁場と温度を画像にする

産総研は、NV センターを使った磁気センシングの特長として、磁場と温度を同時に測れる点を挙げています。NV センターがたくさん入った試料を使って面で測ると、磁場や温度の分布を、強さや向きも含めて画像として取れます。半導体チップなら、電流の漏れによる磁場と発熱を同時に見られるため、故障の場所を絞り込むのに役立ちます。磁場を点でなく面で見られると、異常の位置と広がりが直感的に分かる、というのが理由です。

方式の違い｜NV センター・原子・光

量子センサーの方式は、使う量子で分かれます。最も多く紹介されているのは、ダイヤモンドの中の NV センターです。

ダイヤモンドの NV センター｜しくみと作り方

ダイヤモンドは炭素でできていますが、不純物として窒素が入ったり、原子が抜けた穴（空孔）ができたりすることがあります。窒素（N）と空孔（V）が隣り合ってペアになったものが NV センターです。ここには電子が閉じ込められていて、その電子の状態（スピン）のエネルギーが、温度や磁場で変わります（QST の解説冊子（2024年1月発行）。QST の冊子は「電子が1つ」と説明していますが、物理の詳しい説明では、負に帯電した NV センターの電子2つが組になったスピンの状態を使います）。読み出しの手順は、QST の解説によると次のとおりです。

  1. 緑色のレーザーを当てると、NV センターは赤い光（蛍光）を出します。
  2. そこへ特定の周波数のマイクロ波を当てると、赤い光が弱くなります。電子の状態が変わって、光を出しにくくなるためです。
  3. 光が弱くなる周波数は、温度や磁場で変わります。ですから、光の強さの変化を、光検出磁気共鳴（ODMR）顕微鏡で調べれば、温度や磁場が分かります。
  4. 磁場がかかると、光が弱くなる周波数が2つに分かれます（ゼーマン分裂）。2つの周波数の差から、磁場の大きさを知ります。温度は、光が弱くなる周波数のずれから知ります。

NV センターの作り方は、QST の解説で2つ紹介されています。1つは、イオンビームを使う方法です。不純物のないダイヤモンドに窒素のイオンを打ち込むと、炭素がはじき出されて窒素が入り、同時に空孔ができます。狙った場所に作ったり、きれいに並べたりするのに向きます。もう1つは電子線を使う方法です。窒素を含むダイヤモンドに高いエネルギーの電子線を当てると、炭素や窒素がはじき出されて空孔ができます。一度にたくさん、高い濃度で作るのに向きます。どちらも、熱処理で窒素と空孔を整列させて仕上げます。

産業に向く理由を、産総研は2つ挙げています。ダイヤモンドは非常に安定な材料で、量子状態を担う電子のスピン（向き）が、固体の中の原子レベルの欠陥として、広い環境で安定して存在できます。だから、極低温の冷却装置や真空の容器を使わず、大気中で動く量子センサーを作れます。固体なので小型にしやすく、測りたい対象のすぐ近くに置けるため、ナノメートル単位の細かさで測れる、という説明です。

原子を使う方式｜磁力計と光格子時計

原子を使う方式には、大きく2つが紹介されています。

1つは、光ポンピング磁力計です。産総研の注釈によると、アルカリ原子の気体にレーザー光を当てて、原子のスピンの向きをそろえます。そのスピンのコマのような回転（歳差運動）の速さが磁場の強さに比例することを使い、原子を通った光の強さや偏光の変化から磁場を読み取ります。産総研は、光ポンピング磁力計や NV ダイヤモンド磁力計による生体磁場の測定が進んでおり、小型で高性能な医療機器につながると期待されている、としています。

もう1つは、原子を格子状に並べた光格子時計です。理研などの2020年4月7日の発表によると、理研・東京大学・島津製作所などの研究グループは、18桁の精度を持つ持ち運べる光格子時計を作り、東京スカイツリーの地上階と地上450メートルの展望台に1台ずつ置いて、2台の時計の進み方の違いを測りました。この結果を国土地理院が測った標高差と比べて、一般相対性理論（重力の理論で、その予言の1つが「重力の弱い高いところほど時間が速く進む」こと）を、従来の衛星を使った実験に迫る精度で確かめました。原子時計を人工衛星やロケットに載せて約1万キロメートルの高低差をつけた従来の宇宙実験に比べ、1万倍以上少ない高低差で同等の実験ができた、とされています。発表は、数センチメートルの高さの違いでも時間の遅れが測れるので、これを「相対論的センシング技術」と呼び、地殻の上下変動の監視や、標高差・重力場の計測への活用が期待されるとしています。

光・スピン・もつれを使う方式

理研 Q-portal の解説には、ほかの量子の使い道も書かれています。スピンは、ナノメートルの大きさの構造を調べたり、細胞の中の分析に使われたりしています。光は、眼の診断や重力波の検出に使われようとしています。

さらに、複数の量子ビットを「もつれ」の状態にして使うと、ふつうの測り方や1つの量子ビットの量子センシングより高い感度で測れることが分かっている、と書かれています。ただし、複数の量子ビットをある程度精密に操る必要があり、難しいので、量子センシングの究極の目標とされています。ここは実用というより研究の最前線です。

方式を比べる表

方式測れるもの（資料の例）資料が挙げる強み資料が挙げる課題・条件
ダイヤモンドの NV センター磁場、電流、温度常温・大気中で動く。小型・集積化しやすく、測る対象の近くに置ける。磁場と温度を同時に、面で測れる感度が高いので外部ノイズも拾う。環境磁場や温度の変動を抑える工夫が要る
光ポンピング磁力計（原子の気体）磁場（生体磁場など）小型・高性能な医療機器への期待この記事の資料では課題の説明を確かめられなかった
光格子時計（原子）時間、高さ、重力18桁の精度。数センチメートルの高さの違いが分かる持ち運びと研究室の外での運転を実証した段階（2020年の発表）
複数の量子ビットのもつれ環境全般1つの量子ビットより高い感度が分かっている複数の量子ビットを精密に操る必要があり、難しい

感度のよさだけでなく、「使いやすさ」が実用化の条件になる、と産総研は述べています。実用には、装置としての安定性や扱いやすさが要ります。そのために、センサー単体ではなく測定システム全体を設計する考え方が重要で、光学系やマイクロ波の回路を整え、外乱への強さと長い間の再現性を確保するとしています。また、ノイズを抑える手法の1つが差動計測で、複数のセンサーで共通するノイズを打ち消し、測りたい信号だけを取り出します。センサーを小さくできれば、センサー同士を近くに置けて、差動計測もより安定します。

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いま実用に近いもの｜研究室から現場の装置へ

産総研は、量子センシングが「研究室で高い感度を示す段階から、具体的な測定対象に使う段階へ進みつつある」と説明しています。量子コンピューター・量子通信・量子センシングの三つの量子技術の中でも、比較的早く実用化が進む分野で、どの分野で最も早く使われるかは一概に予測できない、とも述べています。理由は、磁場・電場・温度・時間のような基盤の物理量を扱うので、医療・創薬・エネルギー・インフラ・モビリティーなど研究が多方面に広がるからです。

各資料が具体的に挙げた例を、資料の書き方のまま並べます。「検証中」「期待」といった段階の言い方も原文に合わせました。

例資料の書き方出典
半導体チップの故障解析リーク電流による漏えい磁場と発熱を同時に可視化でき、故障箇所の絞り込みに役立つ。半導体・電池・非破壊検査の分野で社会実装が現実的になりつつある産総研
小型 NMR（薄膜の NV ダイヤモンド）測る試料のすぐ近くに置け、微量の試料でも測定でき、イメージングへの展開が見込まれる。創薬・バイオ研究、半導体の故障解析、磁性材料の評価への応用が見込まれる産総研
電流比較器ダイヤモンド量子センサーを使い、交流電流比と直流電流比を同じ装置構成で高精度に評価できることが示された（2026年8月18日のプレスリリース）。交流と直流が混ざる次世代の電力網での、電流計測機器の校正の効率化と標準化への貢献が期待される産総研
脳磁の測定、電気自動車の電池の監視NV センサーの高感度化により、低侵襲の脳磁計測や、電気自動車の電池モニターに実施検証、と記載（常温・大気中で動く高感度の磁気センサーを開発中）文部科学省
持ち運べる光格子時計研究室の外での運転を実証。地殻変動の監視や、標高差・重力場の計測システムへの実装が期待される理研ほか（2020年）
健康管理、ウェアラブル、パワー半導体の診断、資源調査、極限環境の探査QST が描く応用先の図。心臓や脳の電気活動を小型・軽量な装置で測る、電気自動車や家電の動作状態を監視する、人工衛星に載せて惑星の磁場を測る、などQST

表の中で「実用化済み」と書いた行はありません。この記事で確かめた一次資料の範囲では、製品として広く売られている段階だと明記したものを確かめられなかったためです。

「実用化」を3つに分けて読む

産総研の解説をもとに、実用化を3つの段階に分けると、ニュースの意味がつかみやすくなります。

段階何をするか産総研の説明の要点
1. 研究室で感度を示す原理を確かめ、高い感度を実証する量子センシングはこの段階から、具体的な測定対象へ進みつつある
2. 現場で使える装置にするノイズを抑え、安定して、扱いやすく測れる測定システムに仕上げるセンサー単体でなく測定システム全体を設計する。光学系、マイクロ波回路、センサーの配置、制御、機械学習によるデータ処理を組み合わせる
3. 測定の基準と標準につなぐ測った値の信頼を支える校正と標準をそろえる基礎研究、材料開発、デバイス化、装置化、評価、標準化をつなぐ取り組みが欠かせない。産総研は計量標準を担う

ニュースで「量子センサーを開発」と出たときは、これが1の話か、2の話か、3の話かを見てください。1の成功は、すぐ製品になるという意味ではありません。逆に、2や3の話は、研究室の外で使われ始める手前の大事な進歩です。

日本の研究拠点と会社

日本の量子センサーの研究は、国の研究機関が中心になって進めています。確かめられた範囲を、機関ごとに整理します。ランキングではありません。

機関量子センサーでの役割（資料の説明）出典
量子科学技術研究開発機構（QST）ダイヤモンド量子センサーの材料から、生命科学・産業への応用まで。イオンビームと電子線で NV センターを作る設備、レーザーの設備、大型放射光施設（SPring-8 のビームライン、仙台の NanoTerasu）での評価を持つ。量子技術基盤拠点（高崎）と量子生命拠点（千葉）が、国が指定した量子技術イノベーション拠点。大学・研究機関・産業界との「協創の場」として設備を開き、相談窓口とテストベッド（試す場）、人材育成のプログラムを用意しているQST 冊子（2024年）
産業技術総合研究所（産総研）量子・AI 融合技術ビジネス開発グローバル研究センター（G-QuAT）の量子センサー研究チームが NV センターの研究開発に取り組む。材料開発・デバイス化・装置化・評価・標準化まで踏み込める点と、計量標準を担う点を特長に挙げる産総研（2026年）
理化学研究所・東京大学など光格子時計の可搬化と、スカイツリーでの測定（2020年）理研の発表

国の戦略との関係も確かめておきます。文部科学省の資料（2026年1月）は、量子技術のうち「量子計測・センシング」を、光・量子飛躍フラッグシッププログラム（Q-LEAP）の技術領域の1つに挙げています。同じ資料に、国の量子の戦略（量子技術イノベーション戦略、量子未来社会ビジョン、量子未来産業創出戦略）を令和8年度に統合し、抜本的に見直す予定とも書かれています。そのため、国の方針の細部は今後変わる可能性があります。

量子センサーを開発する会社

当サイトが公式の採用ページで確かめた範囲では、量子センサーを事業の中心や研究の対象に挙げている会社は次の2社です。Quantum Zeroは、ダイヤモンド量子センサーを核にした量子計測技術と実装のエンジニアリングで、これまで見えなかった現象を可視化するスタートアップだと自社の採用ページで説明しています。Quemixは、量子アルゴリズムの研究開発を軸にする会社で、採用ページのインターンの説明に「量子アルゴリズムや量子センサに関する最先端の研究開発」への参加が書かれています。

この2社のほかにも、量子センサーに取り組む会社があるかもしれません。ここに載せたのは、この記事を書くときに公式の資料で確かめられた会社だけです。会社の全体像は量子コンピューターの会社の記事で、量子コンピューターを中心に整理しています。

量子センサーの仕事はあるのか｜当サイトで確かめた募集

当サイトは、各社と研究機関の公式の採用ページから取れた募集を載せています。2026年11月5日時点で掲載中の求人118件のうち、題名か説明に「センサ」「センシング」「ダイヤモンド」の語がある募集は、3件（3つの会社・機関）です。

求人会社・機関種別給与締切
Experimental Researcher in Diamond Quantum Science（Quantum Machines Unit）沖縄科学技術大学院大学（OIST）研究機関の公募想定年収460万〜590万円（公式の表記: 4.6M–5.9M yen）2026-12-01
インターンシップ・リサーチアルバイト（インターン・アルバイト）Quemixインターン公表なし記載なし
量子センサ開発エンジニアQuantum Zero公式の表記なし公表なし記載なし

2026年11月5日時点で量子ジョブに掲載中の求人118件を、題名と説明の語（センサ・センシング・ダイヤモンド）で機械的に拾った結果です。必須条件の欄にだけ語がある求人は入れていません。

  • 量子センサ開発エンジニアは、「様々な産業へ活用できるダイヤモンド量子センサを開発するエンジニア」の募集です。公式の募集要項は職種名と一文の説明だけで、給与は「公表なし」です。応募の条件や勤務地の記載はありません。
  • インターンシップ・リサーチアルバイト（インターン・アルバイト）は、学生・研究者向けのプログラムです。量子アルゴリズムや量子センサの研究開発に参加する枠と、研究開発を支えるリサーチ・アシスタントの枠があります。給与の記載はありません。
  • Experimental Researcher in Diamond Quantum Science（Quantum Machines Unit）は、題名に「ダイヤモンド」とありますが、募集の説明は、磁気浮上を使って大きな量子の系を作る研究ユニットの実験系ポスドクです（浮かせる物に NV センター入りのダイヤモンドを含む、と公式の募集要項にあります）。量子センサーの開発の募集とは限りません。応募の締切は2026-12-01（それより前に決まれば締め切り）で、給与は「想定年収460万〜590万円（公式の表記: 4.6M–5.9M yen）」と書かれています。

件数の多い少ないの理由は、この記事の資料からは確かめられませんでした。確かなのは、当サイトに載せていない会社や機関に、募集がある可能性があることです。気になる会社は、公式の採用ページを直接見てください。

量子センサーに近い技能が求められる募集

産総研は、量子センサーを現場の装置にするには、光学系やマイクロ波の回路を整え、ノイズを抑え、機械学習なども使ってデータを処理する必要があると述べていました。この技能は、量子センサーの専門でない募集にも出てきます。当サイトの全求人で、語を数えた結果です。

技能の語出てくる求人
レーザー・光学28件
マイクロ波・高周波2件
信号処理・データ解析・機械学習9件
極低温6件

2026年11月5日時点の掲載中の求人118件を、題名・説明・必須条件・歓迎条件の語で数えた目安です。1件が複数の行に入ります。量子コンピューターや量子通信の募集も含み、量子センサーの募集という意味ではありません。

量子センサーの仕事を狙う人は、「量子センサー」の語だけで探さず、光学・レーザー・マイクロ波・信号処理の経験を求める募集も見ると、探す範囲が広がります。職種別の一覧はハードウェアと研究で見られます。仕事の種類は量子コンピューターの仕事と職種で、量子の経験がなくても応募できる募集の見方は未経験から量子の仕事へで説明します。

募集要項を読むときに確かめる5つのこと

  1. 何を測る仕事か。磁場、電流、温度、時間のどれか。扱う物理量で必要な知識が変わります。
  2. どの方式か。ダイヤモンドの NV センター、原子、光など。方式ごとに、材料・光学・マイクロ波・極低温といった技能が違います。
  3. 研究か、装置にする仕事か。前の3段階のどこかを確かめます。研究室の感度を上げる仕事と、現場で安定して動く装置にする仕事は、別の経験を求めます。
  4. 期間と雇用の種類。研究機関の公募やポスドクは、任期つきの契約が多くなります。
  5. 書かれていないこと。給与や勤務地が空欄の募集は、公式に問い合わせるか、面接で聞くしかありません。当サイトは、書かれていない数字を推定で埋めません。

出典

確認日はすべて2026年11月3日です。

量子の仕事全体の探し方は求人一覧、量子コンピューターとの関係は量子コンピューターとは、量子通信と量子暗号は量子通信・量子暗号とはをご覧ください。