○参考人（早川茂君）　早川でございます。このような説明の機会を与えていただきまして、非常に感謝しております。資料は私どもの方の会社の封筒の中に入っております。この資料に基づきまして説明をさせていただきます。
　私に与えられました演題は、エレクトロニクスへの応用と課題ということでございます。先ほどからいろいろ各参考人の方々からお話がありましたように、超電導現象というのはまず金属材科で開けてまいっております。したがって金属材科についての応用というものが従来考えられたわけであります。それに対しまして、最近酸化物系のセラミックの超電導材料というものが脚光を浴びてまいりました。これは臨界温度が非常に高い温度が期待できる、あるいは室温も期待できるのではないかということが言われるようになりました。またその可能性もあるのではないかということで、そうなりますとこれは非常に大きなインパクトを社会に与えることが考えられます。新しい超電導社会というものが実現する可能性もあるわけでございます。その高温の超電導材料がどういうふうにエレクトロニクスの分野に応用されるのかということにつきまして、与えられた時間に、簡単な話になると思いますけれども、説明をさせていただきたいと思います。多少夢も含めてお話をさせていただきたいというふうに思います。
　一枚目をめくっていただきますと、エレクトロニクスの分野で、まずホームエレクトロニクス、それから情報通信、この二つの分野に応用が考えられます。このそれぞれにつきましてまた詳しくお話をいたしますけれども、ホームエレクトロニクスの分野で申しますと、例えば大型のディスプレー、現在液晶のディスプレーが平面ディスプレーとして、フラットなディスプレーとして実用されておりますけれども、これは余り面積が大きくとれない。これはどうしてかと申しますと、配線の抵抗がありますので、それで信号が減衰をいたします。ところが、超電導配線というものが可能になりますと、そういう配線による信号の減衰というものがなくなりますので、大きな液晶のディスプレーができるということが言えます。
　それから、高密度の記録素子のことでございますけれども、現在ＶＴＲなどでは磁気ヘッドと申しますものでテープの信号を読み出しておるわけでありますが、このヘッドの部分に超電導材料を使いますと出力にしまして約十倍の出力がとれるわけでございます。そうしますと、ＶＴＲの画質などは飛躍的にいい画質のものが得られるということになるわけであります。
　それからまた、超電導ではボルテックスメモリーというものが考えられておりますが、これは超電導の渦電流を利用するメモリーであります。このメモリーを使いますと、現在の例えば先ほど申しましたＶＴＲのテープの記録に比べまして約一万倍記録密度が上がります。そうしますと、単純な比較でありますけれども、現在二時間のビデオを録画いたしますのに二百メーターのテープが要るわけですが、一万倍ということになりますと、いろいろそれ以外の付随的な技術ももちろん当然必要になりますけれども、二センチで二時間が記録できるということになるわけであります。
　それから、超電導材科でモーターをつくりますと、これは巻き線を超電導材料を使うわけですが、サイズは現在の約五分の一程度に小さくなります。それから、これは先ほども何回もお話がありましたように抵抗がゼロでございますので、損失がゼロであるということになるわけであります。
　それから、超電導材料を使いましたセンサーというものが考えられます。これは後で少し説明いたしますけれども、ジョセフソン素子を利用いたしました磁気センサーというものができます。どのくらいの感度のセンサーかということを比較してみますと、現在地磁気が一ガウス程度の磁場を出しておりますけれども、これの約十億分の一の磁場がはかれるということになります。したがいまして、例えば人間の脳が出しておる磁場あるいは心臓が出しておる磁場というものが全部計測できるわけであります。しかも非常に簡単な装置で計測できるということになりますので、現在は脳の機能というものが非常にわかりにくいわけでありますけれども、この脳の機能とかあるいは心臓の機能というものがわかるということになるわけであります。
　次の情報通信の分野に移りまして、高速のＬＳＩというものが考えられます。現在ＬＳＩは非常に広くエレクトロニクスの分野に使われておりますけれども、これの大きな問題点は、ＬＳＩの配線をいたします、この配線で抵抗があるものですから信号が減衰する。先ほどの大型ディスプレーと同じような信号の減衰が起こります。そうすることによりまして余り高密度にできないという面がございますが、この超電導の配線を現在のＬＳＩの配線に使いますとそういうことが解決するということで、現在大体一メガとかあるいは四メガのＤＲＡＭ、ダイナミックＲＡＭが使われておりますけれども、それをさらに高集積化することが容易になるということが言えます。
　それから、ジョセフソン素子を使いました超電導コンピューターというものが考えられます。これはスピードとかあるいは損失とかいうものが現在のコンピューターに比べますと非常に早く、また損失が少なくなるものですから、一般の家庭でも実用できるような、取り扱いの非常に簡単なホームコンピューター、しかも非常に機能の高いコンピューターがつくれるようになるわけでございます。そういうコンピューターには高速の超電導トランジスタが使われるということになるわけであります。
　それから通信の分野でありますけれども、現在衛星通信が十二ギガから十四ギガあるいは二十ギガヘルツの波長を使っておりますけれども、これがさらに細かい百ギガあるいは二百ギガということになってまいりますと、このあたりから光通信の波長の部分まで、これは電波の暗黒地帯と言われておりまして、電波を発信したりあるいは受信したりする装置がございません、超電導材料を使いますと、この電波の暗黒地帯の受信、送信ができますので、電波の利用が格段に飛躍的に広がるということが考えられるわけであります。
　そこで、各それぞれにつきまして簡単に説明を続けていきますが、次のページ、お願いします。これは先ほど申しました超電導トランジスタ、あるいは現在のＬＳＩの配線部を超電導材料にした高速のＬＳＩ、高密度のＬＳＩ、それから高周波の通信あるいは超電導トランジスタというものがあるわけでございます。
　次は、これは特に通信の中でも衛星通信について述べておりますが、衛星通信で現在も一部実用はされておりますけれども、特に家庭で衛星通信を受信するということになりますと、アンテナが一番大きな問題になるわけです。ところが、アンテナの受信部の素子の感度が悪いものですから、現在何十センチというようなおわんのようなアンテナが要るわけですけれども、この受信素子として超電導材科を使いますと非常に感度が上がります。したがって、超電導素子を使った受信素子で受信をいたしますと、アンテナは現在の十分の一ぐらいの径で十分実用になるということになります。
　次は、四枚目ですけれども、これはジョセフソン素子の説明をしております。ジョセフソン素子と申しますのは、超電導状態とそれから常電導状態の間でスイッチをする素子でありまして、その下に現在の半導体素子と比較をしておりますが、スイッチの速度が約百倍になります。それから消費電力は約百分の一になります。したがいまして、そのようなジョセフソン素子を使いますと、非常に高速でしかも消費電力の少ない機器がつくれるということになるわけであります。
　次、五枚目は超電導トランジスタでありますけれども、この表の上の側にありますように、半導体材料というのは現在シリコンとかガリウム砒素が使われておりますが、まず二端子のダイオードから三端子のトランジスタ、さらにトランジスタがいろいろ集積されましてＬＳＩというふうに発展してきたわけであります。それに対しまして超電導材科の場合には、ジョセフソン素子はこれは二端子であります。この下の左側の図にありますように二個の超電導材料、二枚の超電導材料を非常に薄い絶縁膜で接合しておる。そういう形になっておるのがジョセフソン素子で、これは二端子でありますが、これを三端子にいたしまして超電導トランジスタ、右側にありますが、そういうものをつくります。そうしますと、シリコンのトランジスタに相当する機能が実現するわけでありまして、このようなトランジスタをもとにして超電導ＬＳＩというものが将来実現される可能性があるわけであります。
　次の六枚目は、これは現在広く使われておりますＬＳＩの銅線の部分、リード線の部分を超電導材料にした場合にどういう効果があるかということであります。この銅線の部分が抵抗を持つものでありますから、したがって信号の減衰あるいは信号のおくれというものが出てまいるわけでありますが、これが超電導材料に置きかわりますと信号のおくれが約半分になります。したがいまして、非常に高速のＬＳＩ、現在のシリコンのＬＳＩでも非常に高速になるということが言えるわけであります。
　このグラフはＭＯＳのダイナミックＲＡＭ、メモリーの予測でありまして、現在が一メガであります。一番左の端であります。一九九五年ごろには六十四メガ、二〇〇〇年には一ギガというものが実現するわけであります。例えば六十四メガのＤＲＡＭというものがＬＳＩで実現いたしますと、もう可動部のない、動くところのないテープレコーダーというものが実現いたしますし、一ギガのＤＲＡＭが実現いたしますと、これは動くところのないＶＴＲが実現するわけであります。完全にソリッドステート化したＶＴＲができるわけであります。
　次はコンピューターですが、これは計算用のコンピューターでありまして、現在のコンピューターの最高のコンピューターは大体一秒間に十億回の計算をいたします。現在国家の大きなプロジェクトとして数十億回のコンピューターというものが計画されておりますけれども、超電導コンピューターを使いますとそれの約百倍から千倍の演算回数を実現することができて、しかも大きさが十分の一ぐらいの大きさになるということが言えるわけであります。
　それから、次の八枚目ですが、超高周波通信の話でございまして、先ほどお話しいたしましたように、ミリ波のところから近赤外のあたりまで、このあたりは暗黒地帯と言われております。いわゆる受信あるいは送信するデバイスがない部分であります。ところが超電導材料のデバイスを使いますと、この部分の受信、送信が可能になります。したがって、この部分が実用になるわけであります。そうしますと、例えば百ギガなどということになりますと、最近のＨＤ、ハイディフィニションテレビ信号ですと優に百チャンネルは送れることになるわけであります。
　次の九枚目でありますが、これは先ほど申しました超電導の磁気センサーでありまして、その図にありますように二つのジョセフソン素子をリング状につないでおります。このリングの間に磁束が入りますと電流が流れるわけであります。しかも、その磁束は単位磁束を検出することができます。単位磁束というのは地磁気の約百億分の一ぐらいになりますか、そのくらいの小さな磁力線が入っても検出することができるわけであります。したがいまして、人間の脳の磁束というのは大体十億分の一ぐらいですから、これを簡単に検出することができるわけであります。それから心臓の出しておる磁界は一千万分の一ぐらいの磁束でありますから、これも簡単に検出することができる。したがって、心臓とかあるいは脳の機能をいろいろ調べることができるわけであります。もちろん、このＳＱＵＩＤという磁気センサーは現在液体ヘリウムを使いまして大がかりな装置で実用されておりますけれども、液体窒素とかあるいは室温ということになりますと、小型で簡単な装置で測定がができるということになるわけであります。
　次は、ちょっと漫画でホームエレクトロニクス、家庭のエレクトロニクスにどういう効用があるかということを示しております。
　例えば、衛星通信は簡単に小さなアンテナで受けることができますし、あるいは大型のディスプレーを使うこともできますし、あるいはモーターが、先ほどもお話がありましたように抵抗がゼロでありますから非常に小さくなりまして、損失もゼロになって、これは広く家庭の機器に使われるようになります。いわば現在家庭の中で電線を巻いて使っておるものはすべて相当大幅に小型化するということが言えるわけであります。例えば電磁調理器とかあるいは電子レンジというようなものも非常に小型軽量になるということが言えます。
　それから、コンピューターが非常に機能が上がりまして、しかも小型になります。したがって、現在のコンピューターというのはキーボードで動作をさせますけれども、これは、キーボードで動作をさせるということは、コンピューターの内部に使っておりますＬＳＩの力が余りない。コンピューターの力が余りないからあのキーボードが要るようになるわけでございまして、コンピューターの方の機能が上がっていきますとそういうものはどんどんハード化することができますので、非常に簡単な操作でコンピューターが使えるというふうになるわけであります
　以上で応用を終わりまして、最後に、私は薄膜について少し述べろというお話でございましたので、薄膜について少し述べさせていただきます。本日サンプルを持ってきております。（資料を示す）
　セラミックスは、先ほど何回もお話がありましたように、原料の粉末を焼き固めて、そしてセラミックスにつくり上げます。セラミックスというのは、これはいわば小さな微結晶の固まりであります。したがって、これは粒界がありますし、あるいは組成が不均一になるおそれもあるわけであります。セラミックスにつきましては、したがいましてこの原料粉末を細かくする。例えば先ほど話にありましたゲル・ゾル法を使いまして原料粉末を原子状に細かくする。そうすることによって焼き固めたセラミックスを均質にするという方向が一つ考えられなければならないわけであります。
　一方、薄膜でございますけれども、薄膜は、これは元来、原子状にしました原子を飛ばせまして基板の上に――今回しておりますサンプルは、これはシリコンの単結晶の上に薄膜をつくったわけでありますけれども、積み上げていくという方法でございますので、比較的均質な膜ができるということであります。
　次の十二枚目に写真がございまして、これは先ほど南雲参考人がお見せになりました写真とよく似ておりますけれども、上側がセラミックスの写真であります。下側は薄膜の表面写真であります。セラミックスはこういう小さな微結晶が焼き固まっておりますので、均質性あるいは粒界の問題というふうなものがあるわけであります。
　以上で私の説明を終わらせていただきまして、最後にまとめといたしまして、先ほどから各参考人が述べておられますように、超電導研究というのは、これは最近の世界の研究の中では一つの大きな事柄であると思うのです。したがいまして、国際協調というものが非常に大事であると思います。と同時に、超電導は、私が今お話ししましたようなエレクトロニクスの応用というものが考えられますけれども、まだまだこの応用が実現するためには多くの研究あるいは期間を要すると思います。特に基礎研究がまず第一に大事ではないかというふうに思います。超電導のメカニズムもはっきりわかっておらないという状況でございますので、これがまず大事であると思います。半導体が今のような大きな産業へのインパクトを与えておりますけれども、この半導体の大きなインパクトのもとは非常に長い間の基礎研究の成果でありまして、そういう意味でも超電導についての基礎研究というものが超電導の応用というものを大きく、また新しく展開していく可能性もあるのではないか。特にエレクトロニクスに使いますデバイスの研究の場合には、この基礎研究から新しいまたデバイスが生まれるということも期待できるということを考えます。
　以上であります。