量子コンピュータ実用化へ、IBMが100億ドル超の投資を決定

量子コンピュータの実用化を早めようとする動きが続いている。GoogleやQuantinuumといったグローバル企業はエラーを低減する技術競争を繰り広げており、IBMは今後5年間で量子コンピューティングに100億ドル以上を投資することを決定した。Intelは量子ソフトウェア企業を買収し、ハードウェアからソフトウェアまでを網羅した事業構造の構築に乗り出した。韓国国内では、LG CNSが概念実証（PoC）段階に留まっている量子応用を運用段階へと移行させるため、D-Waveと手を組んだ。また政府も、量子産業を国民成長ファンドの支援対象に含めるための施行令改正を推進している。

Google・Quantinuumが量子エラー低減で競合、IBMは100億ドルを投資

量子コンピュータは、量子力学の性質を利用して複雑な問題を計算する装置だ。従来のコンピュータは0または1のいずれかを保存するビットで演算を行うが、量子コンピュータは0と1が一定の割合で混ざり合った「重ね合わせ」状態を持つことができる量子ビットを使用する。量子ビットが増えるほど、表現できる状態の数は指数関数的に増加する構造となっている。ただし、AWSによれば、現時点ではいかなる量子コンピュータも、有用な作業を古典コンピュータよりも速く、かつ安価に処理できていない状況にある。

実用化における最大の障害はエラーだ。量子ビットは外部環境に敏感で、量子状態を容易に失ってしまう。これを「デコヒーレンス」と呼ぶ。エラーを防ぐには、一つの情報を複数の量子ビットに分散して保持するエラー訂正が必要となる。これを受け、グローバル企業はエラー抑制などの関連技術開発に注力している。

Googleの量子コンピュータ研究・開発組織であるGoogle Quantum AIは15日（現地時間）、量子コンピューティングのボトルネックの一つを解決することに成功したと発表した。汎用量子コンピュータが有用なプログラムを動作させるには、古典コンピュータでの実装が困難な演算に使用される「マジックステート」が必要となる。この状態はエラーを修正して高い品質にする必要があり、一度使用すると再利用できないため、生成に多大なリソースを要する。一部の推定では、量子コンピュータの全容量の最大95%がマジックステートの生成に費やされる可能性があり、実際の演算に使える余裕がほとんど残らないとされる。

Googleがこの問題に適用した手法は、所属研究員らが2024年に理論として提示した「マジックステート・カルティベーション」である。これは量子チップの狭い領域にノイズの混じった状態を入れ、一連の測定によってエラーを検査し、欠陥のある試行を排除するフィルタ方式だ。Googleによれば、この手法によって従来の方法よりもエラーを約40倍減少させることができ、エラー訂正を経たT状態（マジックステートの一種）が理想的な状態と99.99%一致する水準に達したという。

Quantinuumは19日、自社のエラー訂正アーキテクチャを使用し、商用コンピュータ「Helios」において99.9995%の論理忠実度を達成するという世界記録を樹立したと発表した。これは100万回の演算でエラーがわずか5回しか発生しない水準である。Quantinuumによれば、これは同社が先月樹立した記録よりもエラー率が10倍低く、Google Quantum AIが超伝導システムで発表したあらゆるハードウェア方式における最高結果よりも100倍低い。Quantinuumは9月にも、同じエラー訂正アーキテクチャを「Helix」コードに適用し、同じHeliosハードウェアにおいて論理メモリと演算性能を実演した。今回は同じハードウェアにおいてコードを「カラーコード」に変更し、より低い論理エラー率を得た。

またQuantinuumは今回の研究において、コード距離を伸ばすごとに残る論理エラーが12倍ずつ減少し、コードが大きくなるほどエラー抑制効果がさらに高まることを確認した。Quantinuumは、この性能が2029年のリリースを目指している汎用耐故障性量子コンピュータ「Apollo」の目標範囲に近接していると明らかにした。

IBMは今年6月、今後5年間で量子コンピューティングに100億ドル以上を投資すると発表した。投資金は研究開発、設備投資、製造拡大、エコシステム協力、およびM&Aに使用される。これに基づき、2029年までにエラー耐性量子コンピュータ「Starling」を披露することがロードマップの核心である。IBMによれば、Starlingは現在のシステムよりも2万倍多くの演算を実行することを目指している。IBMは延世大学校や日本の東京大学を含む世界90以上の量子システムを供給しており、2017年以降に量子プログラムとして締結された顧客契約は11億ドルを超えている。また、IBMは米国商務省の支援を受け、世界初の量子ウェーハ専門ファウンドリ企業であるAnderonも設立した。

量子コンピューティングの実用化に向けた準備が加速しており、Google、IBM、Intel、LG CNSなどの主要企業が投資や協力体制の拡大を進めている。

IonQは3月、米国サンノゼにて韓国科学技術情報研究院（KISTI）およびNVIDIAと、量子-ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）ハイブリッド技術協力をするための 3者業務協約を締結した。この協約は、科学技術情報通信部が支援する量子コンピューティングサービス・活用体系構築事業の一環であり、IonQはKISTIに設置される次世代イオントラップ量子コンピュータ「Tempo」を供給する。100量子ビット級のTempoは、バリウムイオン技術により高い忠実度と長いコヒーレンス時間（量子ビットが量子状態を失わずに維持する時間）を実現しており、アルゴリズムをどれだけ正確に実行できるかを示す指標である64アルゴリズム量子ビット（#AQ 64）の性能を目標に設計された。IonQとKISTIは、今年下半期に稼働予定の国家スーパーコンピュータ第6号機「ハンガン」とTempoを物理的に接続し、量子-HPCハイブリッド計算環境を構築する計画である。

Intelが量子コンピューティングソフトウェア企業Classiqとの買収最終契約を締結し、フルスタック量子コンピューティングプラットフォームの構築に乗り出す。Intelは26日、Classiqの合成プラットフォームに自社のスピン量子ビット製造技術と既存のソフトウェアを結合し、ユーザーフレンドリーなフルスタックプラットフォームを構築すると明らかにした。目標は、量子技術が主流のコンピューティング事業として成長できる基盤を整えることである。

IntelがClassiqから確保しようとしているのは、量子アルゴリズムを設計するソフトウェアプラットフォーム（量子アルゴリズム合成プラットフォーム）である。Intelによると、40年ほど前の電子設計自動化（EDA）およびコンピュータ支援設計（CAD）ソフトウェアは、チップ設計機能をハードウェアの複雑性から分離することで既存のコンピューティング方式を変貌させたが、Classiqの量子アルゴリズム合成プラットフォームは量子コンピューティングにおいてこれと同様の役割を果たす。量子ビット方式やハードウェアに関わらず使用することが可能であり、Intelはこのような高水準の抽象化があってこそ、量子コンピューティングがユーザー定義回路や個別の応用を超えて、主流のコンピューティングプラットフォームとして定着できると考えている。

Intelは、この結合によりCPU、GPU、ASICなどで構成されるコンピューティング製品群に量子処理装置（QPU）を追加できるようになる。取引後もClassiqの既存のマルチプラットフォーム統合を継続的に支援し、特定の量子ビット方式やハードウェアに縛られないソフトウェアを提供することで、量子ソフトウェアエコシステムを構築する方針だ。取引は規制当局の承認と通常の完了条件を満たす必要があり、2027年上半期に完了する見込みである。

ニル・ミネルビClassiq共同創設者兼CEOは、「量子回路設計の専門知識を持たない開発者や企業でも、拡張可能な量子アプリケーションを作成できるように支援することで、量子コンピューティングを実用的かつアクセスしやすくすることに注力してきた」とし、「IntelとClassiqは協力を通じて量子コンピューティングの利点を最大化し、導入を加速させることができるだろう」と伝えた。

Intelの発表直後の27日、ニューヨーク株式市場では量子コンピューティング関連銘柄が一斉に上昇した。XNDUが14.84%、INFQが12.86%上昇して上昇幅が最も大きく、ARQQが約10.71%、RGTIが8.74%、BTQが8.21%、LAESが7.24%、QUBTが7.18%がそれに続いた。韓国市場でも量子暗号・コンピューティング関連銘柄が27〜28日の二日間連続で上昇した。韓国取引所によると、ICTKが24.23%、XGATEが20.38%、韓国先端素材が13.46%、Dream Securityが12.99%の上昇率を記録した。

韓国国内では、ITサービスおよびAI企業と量子コンピュータ製造会社が手を組んだ。28日、LG CNSとD-Waveはソウルで開催されたD-WaveのQubits Asia Conferenceにおいて、企業の最適化問題の解決に量子コンピューティングを活用するための覚書（MOU）を締結した。

協力の焦点は、概念実証（PoC）段階に留まっている量子応用を、実際の運用段階へと移行させることである。D-Waveのアニーリング量子コンピューティング技術に、LG CNSの数理最適化能力とシステム統合の経験を結合し、製造、通信、金融、小売顧客向けのアプリケーションを開発し、共同での市場進出の機会を模索する計画だ。

LG CNSが担う役割は、顧客の課題を量子技術で解決できる形態へと変換することである。同社は製造および公共部門を含む様々な産業で数理最適化の経験を積んでおり、問題定義から数学的モデリング、アルゴリズム検証、実際の実現に至るまでの全プロセスを遂行する能力を備えている。画像再構成・検査や地下異常探知のように、実際の産業問題に数理最適化と量子コンピューティングを適用する研究も行っている。LG CNSは今回の協力により、量子コンピューティングを顧客の課題解決と新しい事業機会へと結びつけ、関連サービスの商用化を早める考えだ。

D-Waveは量子技術を供給する側である。工場の生産スケジュール、配送ルート、資源配分といった最適化問題は、変数や制約条件が増えるほど運用時間内に良い解を見つけることが困難になるが、D-Waveのアニーリング技術はこうした問題を解決するように設計されている。今回の協力により、D-WaveはLG CNSの顧客に対し、コスト削減、効率向上、環境変化への迅速な対応を提供することを目指している。

アラン・バラッツ D-Wave CEOは「D-Waveの商用級アニーリング量子コンピューティング技術は、すでに顧客に対して実質的なビジネス成果を提供している」とし、「LG CNSは、企業が解決すべき最適化問題と、それらのソリューションが動作すべきシステムの両方に対する深い理解に基づき、自社の技術力と専門性を結合させることで、韓国をはじめとする世界中の企業が量子コンピューティングの導入を検討する段階を超え、実質的なビジネス価値を創出するアプリケーションを構築できるよう支援する計画だ」と述べた。

民間において量子コンピューティングの提携や買収が続く中、政府も量子産業に政策金融を投入するための根拠を整えている。大韓民国金融委員会は22日、宇宙航空と量子産業を国民成長ファンドの支援対象に追加する韓国産業銀行法施行令改正案を立法予告した。立法予告期間は、当日から12月1日までである。

改正案は、施行令第28条の6第2項を修正し、先端戦略産業基金の業種範囲を広げる内容である。大韓民国金融委員会は、去る7月15日の下半期業務報告において、国民成長ファンドの支援対象を既存の12の先端戦略産業から宇宙航空などへと拡大すると発表しており、その後、第1次関係部庁の意見収集を経て今回の改正案を策定した。既存の支援産業は、半導体、二次電池、ディスプレイ、バイオ、ロボット、人工知能、ワクチン、未来型輸送手段、水素、コンテンツ、核心鉱物などである。

大韓民国金融委員会は、追加対象について、国家戦略的な重要性が高く、大規模かつ長期的な投資が必要な産業であると説明した。宇宙航空分野には衛星、月経済、ロケット、民間航空機が含まれ、量子分野には量子コンピューティング、量子暗号通信、量子センシングが含まれた。国民成長ファンドは、民間と政府が共に先端戦略産業の投資資金を形成する制度であり、ファンド規模は150兆ウォンである。

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