日本巻き返しの「切り札」か 量子コンピューター開発競争が過熱
量子コンピューターは次世代の超高速計算機として期待され、従来のコンピューターよりも高速な計算が可能であり、さまざまな分野での活用が期待されている。
量子コンピューターの開発には課題もあり、特に量子ビットの壊れやすさや誤りの発生などが課題として挙げられているが、それらを克服するための技術も進化している。
世界各国の大手企業や大学が量子コンピューターの開発に取り組む中、日本も量子コンピューターの開発に積極的であり、今後の開発競争が注目されている。
次世代の超高速計算機として期待される量子コンピューター。昨年3月に64量子ビットのプロセッサーを搭載した国産初号機が産声を上げて以来、12月には国産3号機の運用が始まった。米国や中国のIT大手も開発を強化する中、生成AI（人工知能）の開発で後れを取った日本企業の巻き返しが期待される。
従来のコンピューターは電気信号を使って0か1かのビットで情報を処理して計算するのに対し、量子コンピューターは、0と1の両方が同時に存在する量子力学的な現象である「重ね合わせ」や、障害物を物体が通過できる「トンネル効果」を利用して計算を行う。
従来のコンピューターでは困難だった問題を高速で解くことができるため、効率的な新薬開発や、物流効率の向上に貢献する最適な輸送ルートの短時間計算のほか、材料開発、金融、気象予報などさまざまな分野で活用が見込まれている。
国内では、東大とIBMが2021年7月から、クラウド経由で利用可能な日本初の商用量子コンピューター「IBM Quantum System One」（27量子ビット）を導入。システムワンに127量子ビットのEagle（イーグル）プロセッサーを搭載した国内最大規模の127量子ビットの新型機も10月から稼働を始めた。
国産の初号機は、理研と富士通のほか、産業技術総合研究所、情報通信研究機構（NICT）、大阪大学、NTTの共同研究グループが開発。インターネットを介してどこからでも利用可能なクラウドサービスとして無償で利用できる。
一方で越えなければならない課題も多い。0と1の「重ね合わせ」状態は非常に壊れやすく、複雑な計算をしようとすると状態が壊れて誤りが発生するため、正確な結果が得にくい欠点がある。この課題を克服するためには、誤りを制御するエラー訂正技術の確立が求められるなど、量子コンピューターはまだ開発途上であり、本格的な実用化には時間を要するのが現状だ。
こうした課題を乗り越える要素技術の開発も進んでいる。日立製作所は先6月、シリコンを使った量子コンピューターの実用化に向け、量子ビットを安定化できる制御技術を開発、量子ビットの寿命を従来の100倍以上伸ばすことに成功。量子ビットの操作に使うマイクロ波の照射時間を調整することで、演算に必要となる重ね合わせ状態を長く維持できるようになった。
量子コンピューターの開発をめぐっては、世界では米グーグルやIBM、中国科学技術大学、浙江大学のほか、米スタートアップのRigettiが50量子ビット以上の制御を実現するなど開発競争が激化している。日本が主導権を握れるか、今後の開発の行方が注目される。
