• 惑星進化と分⼦化合物の進化理論と宇宙実験に向けた検討, はやぶさ技術を基盤とした宇宙付着実験、サンプリングと分析

• 超多点衛星観測時代に向けた宇宙磁場情報幾何学の創成
• 拡張Frenetフレームネットワークによる磁力線束幾何の研究
• 接続幾何の時空発展を通じた、面（曲率２形式）の崩壊から積分体（積分体３形式）生成を繋ぐ理論体系の構築
• 量子コンピューティングによる運動論的プラズマ計算アルゴリズムの開発
• アルヴェーン波による磁気圏電離圏動的Hall結合過程の理論的研究
• 磁場ネットワークデータからの複合情報分離・抽出に関する研究
• 世界最大の磁場ネットワーク観測システム：MAGDASプロジェクトの運用

• DNA複製とその正確性維持機構、相同組換え、DNA二重鎖切断修復、および各種電離放射線損傷修復のメカニズム理解
• 上記反応のクロマチン上での動作メカニズム解析
• ツメガエル卵核質抽出液を用いた試験管内再現系、および精製タンパク質を用いた生化学的再構成系
• 各種損傷や塩基修復を部位特異的に導入したDNA基質の構築、およびそれを用いたDNA修復、およびエピジェネティック修飾反応の素過程の解析
• DNA損傷応答シグナリングおよび損傷トレランスの分子メカニズムの解明

• 量子計測を用いた宇宙機の自律航法を想定した小天体ミッション設計・解析
• 小天体近傍における重力場推定の可観測性解析
• 不規則重力・太陽輻射圧下での安全接近・ホバリング軌道設計

• 高エネルギー天体現象に伴う相対論的磁気流体波による宇宙線加速の理論研究
• 相対論的大振幅プラズマ波動の励起～非線形発展の解析解の構築と量子論の接続
• 大型レーザー実験における高量子効率カメラを用いた無衝突衝撃波遷移層構造の超高速計測
• 大型数値実験を用いた太陽圏における宇宙線の加速・輸送モデルの構築

• 数値シミュレーションを用いた星・惑星系の形成過程の研究
• 望遠鏡観測による原始惑星系円盤の進化と惑星形成の研究
• 理論研究による宇宙ジェットの駆動機構の研究
• 初期宇宙の天体形成(ファーストスター、ファーストブラックホール)の理論研究
• 連星の形成と進化の研究
• 周惑星円盤と衛星形成の理論研究

• 細胞から個体にまたがる量子生物学
• 細胞挙動における量子生物学
• 細胞分化における量子生物学
• 宇宙空間における脊椎動物の発生
• 量子物理と生物の橋渡し・連携

• 地球外物質中の有機分子の起源・生成過程の研究
  宇宙には水素・炭素・酸素・窒素などの元素が多い。とくに星が生まれる領域では炭素を骨格として、これらの元素からなる様々な有機分子が観測される。太陽ー惑星系の誕生時にも多くの有機分子が存在し、生命誕生に重要な役割を果たしたと考えられ、当時の有機分子は始原的な小惑星や炭素質隕石に記録されている。
• 炭素質隕石中のさまざまな有機分子の分析
• はやぶさ２による小惑星リュウグウ試料から多くの有機分子を検出
• アメリカNASAオシリスレックス計画の共同研究による小惑星ベンヌ試料の分析

• ①地球における宇宙天気現象と解明　Space Weather on Earth
• ②惑星における宇宙天気現象と解明　Space weather on other planets
• ③宇宙天気予報への応用　Space Weather forecast

• 衛星測位をもとにした地殻変形モニタリング
• 測地・地震観測に基づいた地震テクトニクスの研究
• 地震発生域の高密度モニタリングと発生ポテンシャル評価の研究
• 火山噴火発生要件の解明と活動時空間的推移の研究

• スペースデブリ（宇宙ごみ）分布の推移予測
• スペースデブリ発生防止・環境改善策の評価
• 未カタログ物体を効率よく発見する観測計画の研究
• 撮像画像から移動天体を検出するアルゴリズムの研究
• ライトカーブ（光度曲線）から宇宙物体の動態を推定する研究

• 強い放射線に曝露された生物の変異検出

• 宇宙天気の数値シミュレーションに関する研究
• 大気波動と中層・超高層大気変動に関する理論的研究
• 気象・気候変動と中間圏・熱圏変動の関連性に関する研究

• 高エネルギー天体現象に伴う相対論的磁気流体波による宇宙線加速の理論研究
• 高強度レーザーを用いた宇宙線加速の実証的研究と量子メスへの応用

• 極低温環境を想定した古典コンピュータアーキテクチャに関する研究
• 極低温環境を想定した量子コンピュータアーキテクチャに関する研究
• 量子古典ハイブリッドコンピュータアーキテクチャに関する研究
• 自然エネルギーを活用したコンピュータアーキテクチャに関する研究

• 強相関電子系トポロジカル物質において量子計算の担体となる創発準粒子（主にマヨラナ粒子および非可換エニオン）の探索・検出・制御の実験研究
• 有力プラットフォームであるキタエフ量子スピン液体物質における創発準粒子の電気・磁気的な検出および制御技術の開発
• ヘテロ構造デバイス、微細加工技術および量子センサーを用いた検出技術や量子ビットの提案と検証
• 宇宙環境でも動作可能な量子計算デバイスへの展開

• 量子物質の精密合成：　質量分析法による、原子数を正確に制御した　金属クラスターの生成実験
• 分光実験による量子状態測定：　光吸収分光、光電子イメージング分光
• 超原子物質の探索：　元素戦略、量子材料創製を目指した新物質開拓

• 超伝導物質におけるトポロジカルソリトンの超高速制御についての実験研究
• スピントロニクス物質の薄膜における超高速磁化ダイナミクスの分光学的研究
• 量子物質における空間・時間反転対称性の破れによる新奇な量子相および光学応答の発現についての実験研究
• 強相関量子物質の線形・非線形テラヘルツ時間領域分光のための先進技術開発

• 量子・古典ハイブリッドコンピューティングシステムにおける量子高級プログラミング言語から量子回路に跨るコンパイリングとトランスパイリングの理論研究
• 古典および量子ノイズのフィルタリングの理論研究とその物理層セキュリティシステムへの応用研究
• 自然界に現れると予想される未検証の量子現象を実験室内で量子情報デバイスを用い実験検証するという意味での量子シミュレーションの理論研究

• フェムト秒レーザーを用いた超高速分光装置の開発とその応用Development of Ultrafast Spectroscopy Systems Using Femtosecond Lasers
• 光機能性材料における超高速過程の解明Elucidation of Ultrafast Phenomena in Photofunctional Materials
• 有機エレクトロニクスデバイスにおける電子、振動コヒーレンスの観測と制御Observation and Control of Electronic and Vibrational Coherence in Organic Electronic Devices

• ナノ構造における革新的スピン流制御法の開発
• 次世代スピントロニクスに資する新規物質の探索
• スピン流を用いた機能性物質の量子特性制御手法の確立
• スピン流を活用した新奇量子物性の開拓

• 対称性存在下での量子情報処理に対する普遍的な制限の解析
• 上記制限を拡張した、対称性と不可逆性と量子性の間の一般的なトレードオフ構造の特定
• 非対称性のリソース理論におけるiid状態変換およびnon-iid状態変換を特徴づけるリソース指標の同定
• 古典熱機関を拘束するパワー・効率トレードオフの量子効果による実効的無効化の理論と、実験検証
• 量子性による不可逆性抑制の一般論の構築

• 新元素の合成。元素周期表における人類未到の第8周期の新元素を量子ビームによる重イオン核融合反応で合成する。
• 新原子核の合成。人工的に生成した中性子過剰核の融合反応により、新たな長寿命超重核を合成する手法を開拓する。
• 宇宙における元素合成過程の解明。超新星爆発や中性子星連星合体などの爆発的天体現象における重元素の起源の解明。
• 加速器により供給される量子ビームの新たな計測技術、医療・産業への新たな応用手法の開発。

• 半導体デバイスや超伝導回路などへの放射線影響（特に宇宙線ミューオンによる影響）の実験的研究
• ミューオン原子核捕獲反応における粒子放出測定を通じた反応機構の解明
• 計算機設置実環境における低エネルギー宇宙線ミューオンのエネルギー・角度分布測定

• 半導体メモリ素子の宇宙線起因ソフトエラー発生機構の解明
• 加速器応用分野（高レベル放射性廃棄物の核変換、中性子源開発等）に不可欠な陽子・中性子・重陽子入射核反応断面積（核データ）の測定及び理論解析
• 負ミューオン原子核捕獲反応データの測定及びデータベース化

• スピン操作した量子Radioactive Isotope (RI)ビームの生成およびスピン配向度向上の開発
• スピン操作RIビームを用いた核電磁モーメント測定によるエキゾチック核の構造研究と極限天体現象における重元素合成過程の解明
• 核スピンメーザーを用いた周波数超精密測定による素粒子の標準模型を超える未知粒子の探索実験：電気双極子モーメント探索、アクシオン的粒子探索

• 超低速RIビームを用いた精密分光による不安定核の静的特性研究
• 精密質量分光による重元素合成過程の解明
• 精密レーザー分光を用いた長寿命核分裂生成物の研究

• 素粒子標準模型を超える新物理の実験的探索
• 欧州原子核研究機構（CERN）の大型ハドロン衝突型加速器（LHC）を用いた ATLAS 実験と FASER 実験

• 核⼦散乱におけるスピンエンタングルメント指標（エンタングルメントエントロピー ）を通した核⼒モデル解析と実験的検証
• 核子ノックアウト反応によるスピン媒質効果の解明に向けた反跳陽子偏極度計の開発
• FFA加速器を用いた陽子・中性子照射系と原子核の陽子・中性子半径の独立測定で迫る状態方程式と元素合成

• 超重元素の合成・核分光研究
• 精密質量分光による元素合成過程の解明
• 重元素研究のための検出器開発

• CERN研究所LHC加速器における高エネルギー陽子-陽子衝突実験，ヒッグス粒子の性質の研究，素粒子標準模型を超える物理の探索
• J-PARC加速器におけるミューオン-電子転換過程の探索
• J-PARC加速器におけるミューオン異常磁気能率・電気双極子能率の精密測定
• 半導体放射線検出器の開発

• 強相関量子物質における非可換エニオン(マヨラナフェルミオン，フィボナッチエニオン)の創生と制御の理論研究
• 実現可能な系として，超伝導と分数量子ホール状態のハイブリッド系の有効モデルの導出とその解析的・数値的研究
• エンタングルメントエントロピーを用いた非可換エニオン多体状態の解析とトポロジカル量子情報処理への展開
• 非可換エニオンの生成と制御の方法の提案と検証，ブレーディングによるトポロジカル量子計算における論理ゲートの構成
• 非可換エニオンの交換操作による量子状態空間の時間発展解析と情報流の情報熱力学的定式化，および量子情報理論との接続

• 非可逆的対称性を起源とする非可逆な選択則を用いた素粒子物理の新展開
• 超弦理論に基づく素粒子模型における素粒子現象論および初期宇宙論の解析的・数値的研究
• 機械学習・AIを用いた超弦理論の真空構造の探索
• 機械学習・AIに基づく素粒子フレーバー模型の解析

• 相対論的量子力学に基づく微小相互作用を含む多電子理論の研究
• 変分法と摂動論の混成手法による擬縮退系のための多配置電子相関理論の開発
• 電子相関効果・相対論効果・溶媒効果をいずれも含む溶液内分子理論の開発
• 超重元素含有分子系の構造と分子物性の高精度計算、および、特異的な化学結合様式の解明
• 宇宙空間における極微凝縮相内分子系の構造・電子状態の理論的解明

• 宇宙空間における低ノイズ環境化を想定した量子計算のパフォーマンスの試算と最適アルゴリズムの開発
• NISQデバイスに特化した量子アルゴリズム用いた星間物質等のスペクトル計算
• 量子コンピューティング技術を用いた天文観測データのノイズ除去や信号処理やパラメータ推定など最適化への応用

• 量子重力・量子多体系・量子情報の各分野における技術や知見を異なる分野に輸入する事で、新しいアプローチを開発する

• ホログラフィー原理を用いた量子臨界系の新しい性質の発見
• 素粒子論的アプローチによる量子もつれの新しい法則の発見
  →更なる分野横断的理論ツールを開発することで、時空量子連携研究における革新的発見を目指す。

• 素粒子理論物理学、特に場の量子論における基礎的諸問題
• ゲージ対称性を持つ理論におけるゲージ対称性を保つ厳密（汎関数）繰り込み群の定式化と、それに基づく非自明な固定点の探索
• 格子ゲージ理論に基づく（非可逆）対称性の定式化とアノマリーの考察
• 格子ゲージ理論によるゲージ理論の非摂動論的解析、特にグラディエントフローを用いた物理量の定義と、数値モンテカルロシミュレーションに基づく測定
• 摂動論から非摂動論的情報を引き出す総和法の研究

• 場の量子論
  紫外及び赤外発散のくりこみ理論，基底状態の存在と非存在, 多様体上の場の量子論の数学的な研究
• 場の量子論における準古典近似
  Wigner測度によるPF模型からのNewton-Maxwell 方程式導出の研究
• 自己共役作用素のスペクトル解析
  非局所シュレディンガー作用素，非可換調和振動子及びRabi模型のスペクトル解析
• 確率解析と経路積分による熱半群の研究
  ファインマン-カッツ公式によるギブス測度の構成と基底状態の解析への応用
• 格子上の作用素のスペクトル解析
  離散シュレディンガー作用素埋蔵固有値の研究
• 正準交換関係の表現論
  時間作用素と弱ワイル関係式及び不確定性関係の研究

• ヒッグス結合のズレが予言する新物理とヒッグスポテンシャルの背後にある原理の研究
• ニュートリノの微小質量の起源と物質非対称宇宙の起源の探求
• 暗黒物質の正体解明、安定性の起源と実験的検証戦略

• 場の量子論における一般化された対称性の探索
• 物質のトポロジカル相や超弦理論への応用
• 圏論や代数的位相幾何学など、先端的な純粋数学も活用

• 一次相転移における偽真空崩壊率の有限温度効果
• 核子系有効場理論の次数勘定と繰り込み群
• 物理教育における熟達者型問題解決能力のための教材開発

• インフレーション理論における量子揺らぎの統計性の研究
• ストリング理論に基づく量子宇宙論研究
• 宇宙初期の量子揺らぎから生成される原始重力波やアクシオンの量子性の検証
• 量子デコヒーレンスを用いたグラビトンやアクシオンの検証
• フォトン-グラビトンやフォトン-アクシオンの場の量子論と量子情報理論を用いたグラビトンやアクシオンの検出理論

• 重力の量子性に関する理論的研究
• オプトメカ系を用いた巨視的量子現象と重力量子もつれの理論
• オプトメカ系による量子センシングと原始重力波の理論

• レーザー光と機械振動子の結合系であるオプトメカ系の理論研究と, 振動子の量子挙動の検証に向けた実験提案
• 地上および宇宙環境で実現可能なオプトメカ系を想定した, 重力定数の推定理論および重力相互作用の検証理論の構築
• 重力の量子的重ね合わせと重力誘起量子もつれの実験検証に向けたオプトメカ系の理論構築および解析
• 開放量子系理論や確率マスター方程式に基づく, 量子系と古典重力場の相互作用模型の定式化, およびその検証実験提案
• 相対論的または非相対論的な時空対称性に基づく, 量子系と結合する重力場の模型分類, またその量子情報理論的な特徴づけ

• 従来の100倍以上の推力可変範囲を持つイオンエンジンの開発
• 電気推進における代替推進剤の開発
• 宇宙利用の低コスト化を推し進める電気推進の内部物理の解明と性能向上に関する研究
• 機械学習による宇宙機器の異常検知と異常回避行動の実現可能性の検討
• 核融合ロケットの原理検証と実現に向けた基礎研究

• オールダイヤモンドによる新しい極限環境デバイスプラットフォームの確立
• 宇宙空間で動作するオールダイヤモンドセンサー（可視光、赤外、磁場）の開発

• 本機構に参加または協力される研究者および事業者の需要に応じて、単独で、あるいは、組織内外の弁護士、弁理士等の有資格者の支援を得つつ、法的な障害とリスクの軽減につとめる。
• リモートセンシングにより、他者が権利を有するドメイン、あるいは、パブリック・ドメイン内で発見された無視できないリスクについて、ドメインの権利者もしくはパブリック等と情報共有する法的責任のアセスメント。
• リモートセンシングにより発見された資源について、発見者、開発者、ドメインの権利者もしくはパブリック等の間での権利、利益等の配分に関する紛争のアセスメント。

• 商法（主に会社法）、金融商品取引法
• 保険法、海商法、金融法、信託法、法と経済学
• 最近では、特に、いわゆるESG、サステナビリティ（持続可能性）と関連して非財務情報開示に関する諸外国の法制度について研究を進めています
• また、暗号資産、自動運転等の技術発展の目覚ましい分野における望ましい法制度のあり方や、民間企業が進出し始めた宇宙に関わる事業における法制度についても関心をもって研究を進めています。

• 極限環境下、特に宇宙環境で動作するオールダイヤモンドセンサデバイスの開発
• センサ部に導電性単結晶ダイヤモンド、コンタクトおよび配線部に耐腐食性の高い導電性ナノダイヤモンドを用いて高感度・高耐久性の電気化学センサを作製
• 極限環境下における電気化学センシングおよび微小重力下における不要物質から有用物質への電解合成

励起状態やラジカル状態にある有機半導体材料の安定性を高めるため、結合解離エネルギーの高い分子設計や、宇宙環境耐性のあるデバイス構成について検討を行う。また、環境熱デバイスや放射線利用デバイスなど、宇宙環境での新たな励起子利用に向けたデバイスの創出を行う。地上環境での有機半導体デバイスの更なる高安定化と共に、宇宙環境で耐えうる有機半導体を利用した新たな先進デバイスの実現を目指していく。

• 宇宙空間で安定性の高い有機分子の探索
• ペロブスカイト太陽電池の安定性の検討
• 様々なエネルギー領域におけるシンチレーターの開発

• 先端衛星観測技術による地球大気の微量気体成分の観測と、大循環場による物質輸送過程およびそれらの気候影響の評価
• 次世代の衛星リモートセンシング技術の開発・高度化を推進
• 量子センシング技術を応用した大気観測手法に関する理論的検討とその応用可能性の研究
• 大気圏下層から超高層大気における大循環場の理解と物質輸送過程とその気候への影響の解明
• 宇宙からの衛星観測技術(宇宙×量子、全大気観測等)に係る人材の育成
• 基幹教育院や大学院における衛星観測技術に関する基礎から実践的な教育課題の設定と提供