2025年5月22日2025年5月22日に投稿 投稿者 元）新人監督 — コメントを残す中性原子方式の量子コンピューター稼働へ─世界水準の性能で巻き返し‗【国内初の方式‗分子研や日立】 ついに日本でも、世界トップ水準の性能を持つ量子コンピューターが稼働します。分子科学研究所（分子研）と日立製作所などが共同で開発するこの新型量子計算機は、2025年度中に稼働予定で、日本国内初となる「中性原子方式」を採用します。Googleなど海外の先行企業が超電導方式を用いた実機開発でリードしてきた中、日本も量子技術の本格的な産業応用を視野に入れ、巻き返しに動き出しました。この記事では、日本が進める量子コンピューター開発の現状と可能性を、段階的に整理して紹介します。中性原子方式で挑む：日本独自のアプローチ今回稼働する量子コンピューターが採用する「中性原子方式」は、計算に用いる量子ビット（qubit）を一つひとつの原子で構成する仕組みです。この方式の大きな特長は、量子ビットの安定性が高く、拡張性にも優れること。大量の量子ビットを安定して並列処理することで、大規模な計算に向いているとされます。実際、分子研の新型量子コンピューターは、まず50量子ビットでの稼働を予定しており、将来的には500量子ビット規模への拡大を計画しています。さらに分子研の大森賢治教授は「遅くとも30年後には1万量子ビット規模にし、社会問題の解決に役立つ実用的な量子コンピューターを作る」と語っており、日本の長期的な技術的野心がうかがえます（日本経済新聞 2025年3月1日）。産業応用へ前進：エネルギー、創薬、金融など多分野に展開中性原子方式による量子計算機は、分子研が立地する愛知県岡崎市に設置されます。開発には、量子制御装置を手がけるベンチャー企業キュエル（東京都八王子市）や大阪大学なども参加し、産学連携のプロジェクトとして進行しています。この量子計算機は、今後、企業や研究機関と共同研究契約を結んだうえで外部利用にも開放する方針で、産業応用が一気に加速する可能性を秘めています。期待される応用分野は多岐にわたり、以下のような例が挙げられます：次世代電池材料の開発（脱炭素への貢献）新薬の創出（分子シミュレーションによる創薬の効率化）金融モデルの最適化自動車・機械分野における設計の高速化これらは、従来のコンピューターでは処理が困難だった、膨大かつ複雑な計算を短時間で実行できる量子計算機ならではの強みです。海外勢との競争：超電導 vs. 中性原子 vs. 張電子量子コンピューターには複数の方式があり、それぞれに長所と課題があります。たとえば、米Googleは超電導方式を採用し、すでに特定の演算でスーパーコンピューターを上回る性能を実証したと発表しています（Nature, 2019年）。ただし、実用的な計算において既存のコンピューターを超えた方式は未だ存在していません。一方、日本国内では「張電子方式」の開発も進展しています。富士通は従来の4倍の規模となる256量子ビットの張電子方式の量子計算機を2025年3月に稼働させ、2026年には1000量子ビット超を目指しています。このように、日本国内でも複数の方式で並行して開発が進んでいることは、日本の大きな強みでもあり、「本命がまだ定まらない中で、開発競争を優位に進める原動力となる」と日経記事は評価しています。日本の研究ポジションと世界市場の可能性量子コンピューター分野の研究は、米国が圧倒的にリードしており、日本はまだキャッチアップの段階です。エルゼビアのデータベースを用いた注目論文の国別集計によると、2019〜2023年の論文数で日本は世界第9位にとどまっています。ただし、今後の市場の拡大は巨大です。米ボストン・コンサルティング・グループの試算によれば、2040年には量子コンピューター関連市場の経済価値が最大8500億ドル（約128兆円）に達すると予測されています。この見通しを背景に、富士通・NECなどの大手14社と大学・研究機関が連携し、2025年3月末までに新会社を立ち上げる計画も進んでおり、産業界と学術界が一体となった量子技術の推進体制が構築されつつあります。まとめ：巻き返しに向けた日本の挑戦日本初となる中性原子方式の量子コンピューターの稼働は、世界における量子開発競争に対して明確な巻き返しの一歩となります。複数方式でのアプローチや産学官の連携など、日本独自の強みを活かす体制が整いつつあります。「本命不在」の量子コンピューター開発競争において、日本がいかに技術と実用性の両面で存在感を示せるか。その行方は、今後の社会・産業の構造すら変える可能性を秘めています。〆以上、間違い・ご意見は 以下アドレスまでお願いします。 問題点に対しては 適時、返信・改定をします。nowkouji226@gmail.com2025/05/22‗初稿投稿舞台別のご紹介へ 時代別（順）のご紹介 力学関係へ 電磁気関係へ 熱統計関連のご紹介へ 量子力学関係へ【このサイトはAmazonアソシエイトに参加しています】
2025年5月4日2025年5月5日に投稿 投稿者 元）新人監督 — コメントを残す理研で新型量子計算機稼働【米クオンティニュアム社が設置_イオン方式の新型】 新型量子コンピューターの概要量子コンピューターは、従来のコンピューターでは解決が難しい問題に対して新たな可能性を提供する革新的な技術です。特に、イオントラップ方式は高い精度と安定性を持ち、量子コンピューターの実現において注目されています。本章では、イオントラップ方式の量子コンピューターについて、その原理、構造、そして拡張性に焦点を当てて解説します。イオントラップ方式の原理イオントラップ方式の量子コンピューターは、原子から電子を1つ取り去ったイオンを電場で空間に捕捉し、その内部状態を量子ビットとして利用します。これにより、外部環境からの影響を受けにくく、長いコヒーレンス時間を実現できます。また、レーザーを用いてイオンの状態を精密に制御し、量子ゲート操作を行います。この方式は、量子ビット間のばらつきが少なく、高い忠実度を持つことが特徴です。mki.co.jp+2日経クロステック（xTECH）+2理化学研究所+2J-STAGE+1日経クロステック（xTECH）+1理化学研究所出典: 日経クロステックイオントラップ方式の構造イオントラップ方式の量子コンピューターは、以下の主要な構成要素から成り立っています。イオントラップ: 電場を用いてイオンを空間に捕捉する装置で、イオンの位置を安定に保ちます。日経クロステック（xTECH）+1mki.co.jp+1レーザーシステム: イオンの状態を制御するために、特定の波長のレーザーを照射します。日経クロステック（xTECH）真空チャンバー: イオンが外部の粒子と干渉しないように、超高真空環境を維持します。J-STAGE光学系: レーザー光を適切に導くためのミラーやレンズなどの光学部品で構成されます。検出システム: イオンの状態を読み取るための光検出器やカメラなどが含まれます。これらの構成要素が連携することで、高精度な量子操作が可能となります。出典: 日経クロステックイオントラップ方式の拡張性と課題イオントラップ方式は高い精度を持つ一方で、スケーラビリティに課題があります。一つのトラップに多くのイオンを配置すると、制御が難しくなるため、複数のトラップを連携させる技術が求められます。その一つが「光接続法」で、異なるトラップ間で光子を介して量子情報を伝達する方法です。この技術により、大規模な量子コンピューターの実現が期待されています。日経クロステック（xTECH）+2NICT+2J-STAGE+2mki.co.jp+2日経クロステック（xTECH）+2J-STAGE+2出典: 日経クロステックまた、オンチップイオントラップの開発も進められており、電極を同一平面上に配置することで、より自由度の高いトラップ電位の生成が可能となります。これにより、量子ビットの配置や制御が柔軟になり、拡張性の向上が期待されています。NICT+1J-STAGE+1J-STAGE+4理化学研究所+4日経クロステック（xTECH）+4出典: 情報通信研究機構（NICT）イオントラップ方式の量子コンピューターは、高精度な量子操作が可能であり、将来的な大規模化に向けた研究が進められています。今後の技術革新により、実用的な量子コンピューターの実現が期待されます。新型量子コンピューター「黎明」の仕様量子コンピューターの進化は、私たちの未来を大きく変える可能性を秘めています。特に、理化学研究所で稼働を開始した「黎明」は、その革新的な設計と性能で注目を集めています。本章では、「黎明」の仕様について、以下の3つの観点から詳しく解説します。1. イオントラップ方式とレーザー制御「黎明」は、イオントラップ方式を採用しており、イオンを電場で閉じ込め、レーザーで操作や測定を行います。この方式は、量子状態の保持が容易で、計算速度が速いという利点があります。一方で、量子ビットを精密に操作する必要があり、イオンを移動させる操作には時間がかかるという課題もあります。出典: Quantinuum JapanPR News Asia+2Quantinuum – クオンティニュアム株式会社+2QUANTUM BUSINESS MAGAZINE+22. コンパクトな設計と冷却システム「黎明」は、一辺が約1インチ（約2.54cm）のチップに、マイクロメートル単位の溝を掘り、イオンを閉じ込めたり移動させたりする構造を持っています。このチップは、バスケットボール大の容器に収納され、摂氏マイナス250度程度に冷却されます。容器には複数の窓があり、そこからレーザーを照射して操作や測定を行います。出典: Quantinuum JapanQUANTUM BUSINESS MAGAZINE+2Quantinuum – クオンティニュアム株式会社+2PR News Asia+23. スーパーコンピューターとの連携と将来展望「黎明」は、理化学研究所とソフトバンクの共同研究により、スーパーコンピューター「富岳」との連携を目指しています。このハイブリッドな計算環境により、エラーの発生を抑える効果が期待されています。また、米クオンティニュアム社は、2025年中に96量子ビットの量子コンピューター「Helios（ヘリオス）」を開発する予定であり、さらなる性能向上が見込まれています。出典: Quantinuum Japan「黎明」の登場は、量子コンピューターの実用化に向けた大きな一歩となりました。今後の技術革新と応用範囲の拡大に注目が集まります。その他の方式を含めた現状の課題量子コンピューターの開発は、さまざまな方式が競い合いながら進化しています。それぞれの方式には独自の利点と課題があり、最適なアプローチを模索する研究が続けられています。主要な量子コンピューター方式の比較方式主な特徴メリットデメリットイオントラップ電場と磁場でイオンを捕捉し、レーザーで制御高い忠実度、長いコヒーレンス時間制御が難しく、スケーリングに課題がある中性原子レーザーで冷却した中性原子を光ピンセットで操作スケーラビリティが高い制御精度がイオントラップ方式に劣る超伝導超伝導回路を用いて量子ビットを構成高速なゲート操作、既存技術との親和性超低温環境が必要で、エラー率が高い光量子光子を用いて量子情報を伝達・処理常温動作が可能、通信との親和性が高い光子の制御が難しく、エラー訂正が課題シリコンスピンシリコン中の電子スピンを利用既存の半導体技術を活用可能高精度な制御が必要で、技術的なハードルが高い出典: WIRED JapanWIRED.jp+1WIRED.jp+1イオントラップ方式の詳細イオントラップ方式では、電場と磁場を組み合わせてイオンを真空中に捕捉し、レーザーで量子ビットとして制御します。この方式は、量子ビット間の相互作用を高精度で制御できるため、誤り訂正に適しています。しかし、イオンの移動や配置に時間がかかり、大規模化には課題があります。WIRED.jp+1WIRED.jp+1出典: 大阪大学Resou中性原子方式の詳細中性原子方式では、レーザーで冷却した中性原子を光ピンセットで並べ、量子ビットとして利用します。この方式は、同一の原子を大量に配置できるため、大規模な量子コンピューターの構築に向いています。ただし、原子間の相互作用を制御する技術がまだ発展途上であり、精度の向上が求められています。東京医科歯科大学+3blueqat+3科学技術振興機構+3出典: WIRED JapanWIRED.jp+1WIRED.jp+1超伝導方式の詳細超伝導方式では、超伝導体を用いた回路で量子ビットを構成します。この方式は、既存の半導体技術を活用できるため、産業界での実用化が進んでいます。しかし、動作には極低温環境が必要であり、冷却装置のコストやエネルギー消費が課題となっています。leapleaper.jpblueqat+1leapleaper.jp+1出典: LeapLeaperleapleaper.jp各方式には独自の強みと課題があり、用途や目的に応じて最適な方式を選択することが重要です。今後の技術革新により、これらの方式がさらに進化し、実用化が進むことが期待されています。blueqat情報源 今後の日本での対応日本は量子コンピューター技術の発展において、独自の強みを活かしながら世界と競争しています。特にイオントラップ方式においては、精密なレーザー制御や真空技術が求められるため、日本の高度な技術力が期待されています。また、産学官の連携を通じて、量子コンピューターの社会実装に向けた取り組みも進行中です。ソフトバンク産業技術総合研究所と英国Universal Quantum社の連携2025年3月、産業技術総合研究所（産総研）は英国のUniversal Quantum社と、日本におけるイオントラップ型量子コンピュータとその周辺技術の開発に関する覚書を締結しました。この連携により、スケーラブルな量子コンピューティングパワーの提供や、複雑な量子アプリケーションの開発、大規模量子コンピューティングに必要な基盤サブシステムの共同開発が期待されています。 国立研究開発法人人工知能研究所ソフトバンクと東京大学の産学連携ソフトバンク株式会社と東京大学は、量子コンピューターの社会実装に向けた共同研究を2023年9月に開始しました。ソフトバンクは、東京大学が運営する「量子イノベーションイニシアティブ協議会」に加盟し、産学連携を強化しています。また、127量子ビットのプロセッサーを搭載した量子コンピューター「IBM Quantum System One」を活用し、量子コンピューターの新たなユースケースの発掘を進めています。 ソフトバンク+1ニュースイッチ by 日刊工業新聞社+1イオントラップ方式の研究開発量子科学技術研究開発機構（QST）は、イオントラップ方式による量子コンピューターの研究開発を進めています。特に、133バリウムイオンを用いた量子ビットの開発に注力しており、ノイズに強く演算精度が高い特性を持つことから、量子コンピューターの実現を加速できる可能性があります。 QST+1QST+1さらに、情報通信研究機構（NICT）では、オンチップイオントラップの開発を進めており、電極を平面形状に配置することで、自由度の高いトラップ電位の生成が可能となっています。これにより、量子コンピューターの大規模化が期待されています。 国立研究開発法人情報通信研究機構+1科学技術振興機構+1これらの取り組みにより、日本は量子コンピューター技術の発展において、独自の強みを活かしながら世界と競争しています。今後も、産学官の連携を通じて、量子コンピューターの社会実装に向けた取り組みが加速することが期待されます。ソフトバンク情報源〆以上、間違い・ご意見は 以下アドレスまでお願いします。 問題点に対しては 適時、返信・改定をします。nowkouji226@gmail.com2025/05/04‗初稿投稿旧舞台別まとめへ 舞台別のご紹介へ 時代別（順）のご紹介 力学関係へ 電磁気関係へ 熱統計関連のご紹介へ 量子力学関係へ【このサイトはAmazonアソシエイトに参加しています】