中国唯一のQCCDアーキテクチャ採用企業

2022年設立の正量子は、QCCDアーキテクチャを採用したイオントラップ型量子コンピュータを開発する中国で唯一の企業とされる。

同社は、郭光燦院士が設立した中国科学院量子情報重点実験室から生まれた。創業者の韓永建博士は中国科学技術大学の出身で、郭院士に師事。米ミシガン大学在籍時には、イオントラップの先駆者であり量子コンピュータ企業IonQを設立したクリストファー・モンロー氏の研究グループと交流を持った。

韓博士は、イオントラップ方式が2025年に技術、産業化、政策という3つの面で転換点を迎えたと見ている。

技術面では、量子ビットを基底状態まで冷却する必要のないマイクロ波制御の採用により、演算効率が10倍、操作精度が1〜2桁向上した。産業化の面では、米IonQが英Oxford Ionicsを買収してQCCDアーキテクチャに注力する方針に転換し、サプライチェーン整備を加速。量子コンピュータ分野全体での資金調達も拡大している。政策面でも、中国政府が量子技術を「未来産業」の筆頭に位置づけた。

QCCDが解く、二つの難題

幺正量子が選んだQCCDアーキテクチャは、量子ビットの操作精度と大規模化という、量子コンピュータ開発における二大課題を同時に解決できる技術だ。特に量子ビットの操作精度はすでに、既存の量子コンピュータの中で最高水準に達しているという。韓博士によると、IonQや米Quantinuum（クオンティニュアム）など、イオントラップ型を手がける世界の主要企業はいずれもQCCDを採用しているが、チップ設計・光学・低温技術・真空技術・ソフトウェアなど多分野の高度な技術が絡み合うため、参入障壁は極めて高い。

ベンチマークとなるクオンティニュアムを見ると、「HØ」から「Helios」まで3世代の量子コンピュータを開発するのに約6年を費やし、10億ドル（約1600億円）以上を投じてきた。幺正量子も同じように、基本演算ユニット、ユニット間の移動・相互接続、量子ビット規模の拡張といった課題を段階的に解決していく方針だ。

2028年に商用水準を目指す

同社は2024年に最初のイオントラップ型量子コンピュータ1台を納品した。中国で初めて4K（極低温）で動作するイオントラップチップと2量子ビットゲートを開発し、独自開発のイオントラップで12量子ビットの制御に成功。量子ビットの演算能力を示す指標「量子ボリューム（QV）32」を厳密に達成した中国初の量子コンピュータ企業でもある。チップ設計も10回以上改良を重ね、主要性能は国際トップ水準に近づきつつあるという。

現時点の主な収益源は、1台数千万元（数億円）規模の量子コンピュータの販売だ。韓博士は「量子コンピュータが実際の商業価値を発揮するには、量子ビット数を100に近づけながらエラー率を10のマイナス4乗以下に抑える必要がある。IonQやクオンティニュアムは昨年、いずれも売上高1億ドルを超えたが、これを実現するには演算能力が一定の水準に達することが前提だ」と語る。

同社は2028年頃までに演算能力を商用水準に引き上げ、クラウドサービスやデータセンターへの製品供給を目指す。現在は他社と共同でセキュリティ・材料設計・AI融合などの研究開発も検討中だ。国際大手との技術格差は現在4〜5年分と推計されるが、向こう3年で格差を3年分以内に縮め、2030年頃には「格差ゼロ」の実現を目指す。

＊1元＝約23円、1ドル＝約158円で計算しています。

（翻訳・大谷晶洋）

2022年1月に設立された華翊量子は清華大学量子情報センター（CQI）発のスタートアップで、創業者は中国科学院院士（アカデミー会員）でCQI主任の段路明教授。同社はイオントラップ方式の量子コンピューティング技術に注力しており、通信技術や金融、医薬品、エネルギーなどの産業分野に向けてイオントラップ方式の量子コンピューターやクラウドベースの演算サービスを提供している。

イオントラップ方式の量子コンピューターは、イオンを真空環境に閉じ込め、レーザーでその量子状態を操作して量子ビットとして用いる。華翊量子は、イオンの量子ビットが持つ特性を生かし、コヒーレント時間の長い均一な量子ビットや高忠実度の量子操作、汎用的な量子論理ゲート、高品質で拡張性に優れたイオントラップシステムを提供するほか、独自の特許技術による高速・効率的な単一量子ビットのアドレス指定システムを備えている。

同社の姚麟CEOは、量子コンピューティングの商用化は今ようやく始まったところで、短期的に最も有望なのが研究分野での活用だと考えている。量子コンピューティングの強みは主に、従来型コンピューターをしのぐ高い性能、新たな研究分野を切り開く可能性、AIブームに伴う演算ニーズの高まり、の3つに集約される。

華翊量子は、世界初となる高次元量子ビットアレイをベースにしたイオントラップ方式の量子コンピューティングアーキテクチャを打ち出した。この方式は、量子ゲート操作のスピードと高忠実度を維持しながら、単一システムにおける有効な量子ビット数とその接続性を大幅に高めることができる。独自開発した第2世代イオントラップ方式の量子コンピューターの商用プロトタイプ「HYQ-B100」は、100量子ビット超の性能を誇るほか、忠実度やコヒーレント時間などの主要な指標でも世界トップクラスを実現した。

「HYQ-B100」の中核部品（画像は企業提供）

「イオントラップ方式の量子コンピューターは、性能を向上させながらコストを抑制できる。現時点で最も理想的な選択肢だ」と姚CEOは話す。現在、同社の製品は主に研究機関での演算業務に活用されており、昨年は関連事業の売上高が全体の8割以上を占めた。主な提携先は研究機関や大手国有企業の研究開発部門など。2025年の売上高は5000万元（約10億円）を超える見通しで、前年比で数倍の成長が見込まれている。

今後は、商用展開と技術開発を並行して進め、6Gモバイル通信や運用最適化、触媒反応、油層シミュレーションなど、研究分野での活用に力を注ぐ方針だ。加えて、AI分野にも量子コンピューティング技術を導入して、優れたトータルソリューションの提供を目指していく。

＊1元＝約21円で計算しています。

（翻訳・畠中裕子）

一、大企業

1、Google

量子プロセッサーは現在量子コンピューティング技術の主な研究対象であり、ボトルネックだ。主な研究の方向性としては、超伝導、イオントラップ、光量子、シリコン量子ドット、中性原子、トポロジー、分子スピンなどがある。量子プロセッサーの性能は通常、量子ビット（キュービット、Q）や量子体積（Quantum Volume、QV）で表す。

Googleが開発するのは超伝導プロセッサーだ。2019年10月、Googleの量子コンピューターは当時世界最高峰のスーパーコンピューターでも1万年かかる計算を3分で完了し、「量子覇権」を宣言した。

量子ソフトウェアでは、オープンソースフレームワーク「Cirq」を開発。2020年には量子機械学習のためのライブラリ「TensorFlow Quantum」を発表した。

今年8月、量子コンピューターでこれまでで最大規模の化学反応シミュレーションに成功。この研究成果はこれまでの理論化学を覆すもので、医学業界や工業などにプラスの変化をもたらすと予想される。

2、IBM

IBMも超伝導量子プロセッサーを開発。今年8月、27量子ビット、量子ボリューム64のプロセッサー「Falcon」および65量子ビット、量子ボリューム32の「Hummingbird」を発表。今年9月に発表した量子技術のロードマップでは、2021年に127量子ビット、2022年に433量子ビット、2023年には1121量子ビットを実現する計画だ。

3、Intel

Intelは超伝導とシリコン量子ドットのプロセッサーを開発。2018年初めに49量子ビットの超伝導量子プロセッサーのテストチップ、2019年にはシリコン製量子プロセッサーの極低温ウェハー・プローバーを開発した。

4、Microsoft

Microsoftはトポロジカル量子ビットを量子コンピュータのベースにする。超伝導、イオントラップと光量子コンピューターと比べ近年は遅れていたトポロジカル量子コンピューターだが、Microsoftは今年9月、コペンハーゲン大学と共同で新素材を開発、数十年ぶりの大きな成果を上げた。

5、Amazon

Amazonは2019年末、量子コンピューティングのクラウドサービスに参入。今年8月に量子コンピューティングのクラウドプラットフォーム「Amazon Braket」をリリースした。ユーザーはBraketを経由してD-Wave、IonQ、Rigettiなどの量子ハードウエアにアクセスできる。

6、Honeywell

Honeywellは量子プロセッサーのイオントラップ技術を開発。今年10月、イオントラップ技術に基づく量子ボリューム128の量子コンピュータを発表した。

二、スタートアップ

1、Rigetti

米Rigettiは2013年創業で、超伝導量子コンピューティングを開発。2019年12月、32量子ビットの量子コンピュータを発表した。「Quantum Cloud Services（QCS）」は同社初の量子クラウドコンピューティングのプラットフォームだ。

今年8月、RigettiはシリーズCで7900万ドル（約83億円）を調達。これまで9回にわたりBessemer Venture Partners 、Franklin Templeton など著名な国際投資機関を含む38の投資機関から2億6900万ドル（約280億円）を調達した。

2、IonQ

米IonQは2016年創業。イオントラップ技術に基づく量子コンピューティングを開発する。今年10月、世界最先端の量子ボリューム400万の量子コンピューターを発表した。

これまでに総額7700万ドル（約80億円）を調達。うち5500万ドル（約58億円）は2019年10月、リード・インベスターのSamsung Catalyst FundとMubadala Capital、コ・インベスターのGoogle Venture、Amazonなどが出資した。

3、QC Ware

米QC Wareは2014年創業で量子コンピューティングのクラウドプラットフォームを開発し、GoogleやIBMと提携する。

2018年10月、シリーズAで650万ドル（約6億8000万円）を調達。シティグループやゴールドマンサックスがリード・インベスターを務めた。これまでに総額1470万ドル（約15億4000万円）を調達。

4、Cambridge Quantum Computing（CQC）

英CQCは2014年創業で、量子ソフトウェアを開発。

今年4月、世界で初めて量子コンピュータ上で自然言語処理テストに成功。5月、英政府から資金を獲得した財団の資金提供を受け、3カ月後にCQC初となる量子コンピューターの汎用OSが誕生した。8月、IBMと共同で世界初の量子コンピューティングのアプリケーションを開発している。

これまでにHoneywell Venture Capitalなどから5000万ドル（約52億3000万円）を調達。

5、D-Wave

D-Waveは1999年、カナダで創業。

量子アニーリングマシンは最適化問題の解決を得意とする。D-waveの量子アニーリングマシンは製造業、商業、通信業、スマート交通やIoV（Internet of Vehicles）などへの応用に対してソリューションを提供。リクルートコミュニケーションズや早稲田大学とは広告配信の最適化などで提携している。2019年、5000量子ビットの量子アニーリングマシンを発表。今年10月には、世界初の商用量子アニーリングマシンをリリースした。

これまでに2億1000万ドル（約220億円）を調達している。

6、Silicon Quantum Computing （SQC）

SQCはオーストラリアの量子コンピューティング企業で、2017年創業。

SQCはシリコンベースの量子プロセッサーを開発。今年10月、シリコン原子の2量子ビットで99.99％の超高フィデリティを実現。Googleの「Sycamore」が保持する2量子ビットのフィデリティ最大99.64％の最高記録を破った。

今年10月、Googleの前量子コンピューティング責任者John Martinis氏がSQCに加わった。

SQCはこれまでに6600万ドル（約69億円）を調達している。

中国でもアリババ、百度、テンセント、ファーウェイなどの大手IT企業が近年になって中国科学院、清華大学、中国科学技術大学などの研究機関と提携し、量子コンピューティングの開発を進めている。

注目を浴びる量子計算技術　中国のテック企業の現在地は

（翻訳・二胡）