量子ビーム加速器は、1931年のサイクロトロン型加速器(陽子80keV)、そして1932年のコッククロフト・ウォルトン型加速器(800keV)に始ました。当初は原子核研究に用いられましたが、その後、様々な発明によりその加速エネルギーを高め、性能を向上させてきました。

右図は、1960年から2020年の間に、加速エネルギーが時代と共に大きく増大してきた様子を表しています。赤の線はハドロンコライダーと呼ばれる加速器について、緑の線は電子・陽電子コライダーと呼ばれる加速器について示しています。また本プロジェクトが研究開発を進めるレーザープラズマ加速に関しても、電子加速とイオン加速に分けて、加速エネルギーが向上してきた様子を示してあります。

量子ビーム加速器は、現在では、原子核・素粒子という基礎科学分野だけでなく、医療（がん治療、病原検査、薬剤製造など）、放射光の発生・利用（物性、生物、材料、創薬など）、工業的利用（滅菌、殺菌、セキュリティー利用など）、農業的利用（品種改良など）、2次発生ビーム(中性子、ミューオンなど)の利用と多岐に渡り、なくてはならない装置となっています。

また放射光や中性子等の先端基盤施設でも直径数100 m、病院に併設される重粒子線がん治療用加速器でも直径 50ｍに達します。 これらを小型化し、また建設費や運転経費を安価にしたいという要望が学術・産業・医療などから出ています。

既存の加速器の大きさは、１つには金属製の加速管表面での放電限界（～150MV/m)で制限されています。この限界を打ち破る加速器技術として レーザープラズマを利用した量子ビーム加速器レーザープラズマ加速器が注目され、世界各国で研究開発が進められています。

近年発展している高強度・超短パルスレーザーを集光すると、極めて高い電場・磁場を発生できます。集光面積はレーザー光の波長程度(µmスケール)、パルスの時間幅はレーザー光の周期程度(fsスケール)が実現できます。例えば、ピークパワー 10 TW, パルス幅 30 fsを 10 µmに集光すると、6.4 x 10¹⁸ W/cm²という強度となり、電場は、6.9 x 10¹² V/m = 6.9 TV/mという高い値になります。これは、金属製の加速管表面での放電限界（～150MV/m)との単純比較では、およそ一万倍も強い電場に対応します。