2025年7月末〜9月下旬 テック・アイ技術情報研究所
1. 量子コンピューティング技術情報トピックの概要
1-1. 低エネルギー状態シミュレーションの大幅効率化（東大）
- 要点：量子コンピュータによる物質・化学系の低エネルギー状態（基底・準位）のシミュレーションで、トロッター化の最適誤差上界を証明。低エネルギー性を活かすことで計算コストを桁で削減できる理論結果。
- 想定インパクト：凝縮系物理や量子化学での現実的シミュレーションの道を開く。
1-2. 魔法状態蒸留のコスト増大を回避（東大×MIT×フォックスコン）
- 要点：汎用量子計算に必須の魔法状態蒸留に対し、定数オーバーヘッドで達成可能な新手法を提案。ノイズを下げてもコストが指数増大しない理論的ブレークスルー。
- 想定インパクト：フォールトトレラント量子計算の実用閾（しきい）を大きく引き下げる可能性。
1-3. 超伝導方式のサプライチェーン第一次報告（産総研・理研・NEC・富士通）
- 要点：超伝導量子計算の大規模化に必要な部品・要素技術・ロードマップを俯瞰した**サプライチェーン報告（第一報）**を公開。日本企業の関与領域が広いことを整理。
- 想定インパクト：国内産業基盤の強靭化・参入促進、他方式（光・中性原子・イオントラップ）への展開の布石。
1-4. 量子コンピュータアーキテクチャのブレークスルー（清華大学ほか）
- 要点：ZZエラーに強いAshN命令セットとゲートスキームを提示。量子ボリュームやルーティングの指標を改善し、CNOT等価の高速2量子ビットゲートを実現可能に。
- 想定インパクト：アーキテクチャ層でのスループット・精度の底上げ。
1-5. モジュール結合で信頼性を高める新技術（UCR）
- 要点：**モジュール化（チップレット）**したサーフェスコードパッチ間を、インタフェースが本体より高ノイズでも結合可能と解析・数値評価。しきい値近傍でも拡張可能性を示唆。
- 想定インパクト：誤り訂正済みモジュールのスケーラブル接続に現実味。
1-6. 量子×ロボティクス：姿勢制御の新手法（芝浦工大×早大×富士通）
- 要点：各リンク姿勢を量子ビットに符号化し、順運動学を量子側、逆運動学の最適化を古典側で行うハイブリッド制御を提案。実機量子計算機で実証。
- 想定インパクト：モーションプランニングや最適化への量子応用の実証例を拡充。
1-7. 単一SnV中心を内包する極微ナノダイヤモンド（京大・千歳科技大・QST）
- 要点：<10 nm級ナノダイヤに単一SnV（スズ空孔）中心を形成し、単一光子源としての性能を室温で確認。量子中継器・量子メモリへの適合性を示す。
- 想定インパクト：量子ネットワーク・量子センシングでのフォトニクス集積に前進。
1-8. 「純国産」超伝導量子コンピュータ稼働（阪大×理研）
- 要点：主要ハード・ソフトのフル国産構成で7/28に稼働開始。万博会場からの量子クラウド体験も計画。
- 想定インパクト：国産エコシステムの可視化と人材・産学連携の加速。
2. トレンド分析
2-1. フォールトトレランスの前進（誤り訂正・蒸留・アルゴリズム）
- 効果：魔法状態蒸留の定数オーバーヘッド化（1-2）と、低エネルギー領域に特化したトロッター化の最適化（1-1）が、必要リソース（論理キュービット数・サイクル）を理論的に大幅圧縮。
- 課題：理論ブレークスルーを物理デバイスのゲート忠実度・測定誤差・リセット時間などの制約下で再現する必要。
- 今後：誤り訂正コード設計とアルゴリズム特化の二正面戦（コード×アルゴのコデザイン）が主旋律に。
2-2. アーキテクチャ層の革新（命令セット・モジュール化）
- 効果：AshNのようなZZ耐性ゲート（1-4）や、モジュール結合のノイズ余裕（1-5）は、NISQ後の拡張で配線・結合のボトルネックを緩和。
- 課題：マルチチップ間の配線・同期間隔・熱設計、および命令セット抽象化とコンパイラ最適化の整合。
- 今後：チップレット＋パッケージ＋制御電子を含むフルスタックでの標準化とベンチマークの整備へ。
2-3. フォトニクスと量子ネットワーク
- 効果：ナノダイヤの単一SnV中心（1-7）は、室温単一光子源として通信波長近傍の安定発光を実証。スケーラブルな量子リピータの材料プラットフォームに現実味。
- 課題：発光波長整合、デコヒーレンス抑制、ナノフォトニクス結合効率の最適化。
- 今後：CMOS互換プロセスでのナノフォトニクス集積＋オンチップ光メモリの実装競争。
2-4. 量子×産業応用の実証拡大（ロボティクス・社会実装）
- 効果：姿勢制御のハイブリッド最適化（1-6）は、ロボットやアームの逆運動学に量子手法を適用する具体例。阪大・理研の稼働宣言（1-8）は、社会実装の可視化に寄与。
- 課題：応用ごとの計算優位性の定量化、古典ハードとの協調、現場運用の安定性。
- 今後：物流・製造・創薬・材料探索など目的特化のハイブリッドワークフローが増加。
2-5. サプライチェーンと国内エコシステム
- 効果：超伝導方式の第一次報告（1-3）が、増幅器・コネクタ・希釈冷凍機・制御システムまで国内供給網の可視化を前進。
- 課題：量産性・コスト・品質保証の3点セット。輸出規制や人材確保のボトルネックも。
- 今後：他方式（光・中性原子・イオントラップ）への横展開と、オープン標準化・試験認証体制の整備。
3. まとめ（効果・課題・今後の方向性）
- 効果（何が進んだか）：
- 誤り訂正の理論的壁（蒸留のコスト、トロッター誤差）を正面突破。
- アーキテクチャ層（命令セット・モジュール結合）での実装現実性が増大。
- フォトニクス材料と産業実証（ロボティクス・国産機）で社会実装の足場が拡充。
- 課題（何がまだ足りないか）：
- 物理デバイスの忠実度・歩留り・熱の三重苦。
- ソフトウェアスタック（コンパイラ、スケジューラ、ベンチマーク）の成熟不足。
- サプライチェーンの量産・品質保証と人材育成。
- 今後（どこへ向かうか）：
- コデザイン（アルゴ×コード×アーキ×ハード）の主戦場化。
- モジュール化＋標準化での急速なスケールアウト。
- 量子ネットワーク・ハイブリッド応用（最適化／材料／創薬／ロボ）でのPoC→PoV→PoPの段階的拡大。
４. 参考資料
- 量子計算×低エネルギー効率化（東大）：https://tiisys.com/blog/2025/09/25/post-176236/
- 魔法状態蒸留（東大×MIT×Foxconn）：https://tiisys.com/blog/2025/09/17/post-175694/
- 超伝導サプライチェーン第一次報告（産総研ほか）：https://tiisys.com/blog/2025/09/10/post-175256/
- アーキテクチャ突破（清華大ほか）：https://tiisys.com/blog/2025/09/08/post-175032/
- モジュール結合の信頼性（UCR）：https://tiisys.com/blog/2025/08/26/post-174138/
- 量子×ロボ姿勢制御（芝浦工大×早大×富士通）：https://tiisys.com/blog/2025/08/25/post-174113/
- ナノダイヤSnV中心（京大ほか）：https://tiisys.com/blog/2025/08/14/post-173547/
- 純国産量子コンピュータ稼働（阪大×理研）：https://tiisys.com/blog/2025/07/29/post-172511/
５．稼働中の量子コンピュータシステムの一覧
主要ベンダーの“現に稼働中の量子コンピュータを、同一視点で見比べやすいように要約しました（2025-09-2７ 時点）。
注：性能指標（QVやAQ、物理量子ビット数、誤り率など）は相互に直接比較できない場合があります。
| 名前（機種） | 設置機関・場所 | アーキテクチャ | 主要な性能指標 | 補足 |
|---|---|---|---|---|
| IBM Quantum System Two（Heron 156Q） | 理化学研究所 R-CCS（神戸） | 超伝導 | 物理156量子ビット、代表的二量子ビット誤り率 ~3×10⁻³（最良 ~1×10⁻³） | 米国外初のSystem Two。富岳とコロケーション。(r-ccs.riken.jp) |
| IBM Quantum System One（Eagle 127Q → Heron 156Qへ更新予定） | 東京大学（川崎・Kawasaki BIC 管理） | 超伝導 | 現行：127Q Eagle。2025年に156Q Heron導入計画 | 日本初のIBM System One。QIIコンソーシアム向け。(IBM Newsroom) |
| Quantinuum H2 | Quantinuum（自社拠点・クラウド提供） | イオントラップ | Quantum Volume: 2²³ = 8,388,608 | 公開情報では最高クラスのQVを達成。(quantinuum.com) |
| IonQ Tempo | IonQ（クラウド提供） | イオントラップ | Algorithmic Qubits: #AQ 64（2025-09） | IonQ独自の有用度指標。最新達成値を公表。(IonQ) |
| IonQ Forte / Forte Enterprise | IonQ（クラウド提供） | イオントラップ | 参考：Forte Enterprise #AQ 36（2024公表） | 背景として旧指標を併記。(IonQ) |
| Rigetti Ankaa-3 | Rigetti（クラウド・コロケーション） | 超伝導 | 84Q、二量子ビット誤り率を半減（2025-07報） | 36Qチップレット「Cepheus-1-36Q」発表も併記。(Datacenter Dynamics) |
| D-Wave Advantage2 | D-Wave Systems（クラウド、JSC等） | 量子アニーリング | 4,400+ 量子ビット（アニーラ） | 2025-05にGA。アニーリング型でゲート方式と目的が異なる。(D-Wave) |
| QuEra Aquila | QuEra（Amazon Braket経由） | 中性原子（Rydberg） | 公開構成：256Q（可変アレイ） | 週100時間超でクラウド提供。(QuEra) |
| Atom Computing AC1000 | Novo Nordisk/NQCP 等に導入（欧州含む） | 中性原子 | 1,200+ 物理量子ビット、全結合型接続 | 研究用途向け大規模機。(Atom Computing) |
メモ
- IBM Heron r3（Revision 3）：Heron世代の改良版（r3）が2025年に投入され、コヒーレンスや読み出し精度が向上。System Two等に搭載が進む流れです。(IBM Quantum)
- Google Quantum AI：ハードウェアは社内提供中心で、外部公開は限定的。CirqのQuantum Virtual Machineで実機相当のノイズを模擬する運用が周知されています（実機名・台数の最新公開は限定的）。(Google Quantum AI)
- 指標の見方：
- Quantum Volume（QV）＝総合性能のベンチ（IBM提案）。回路深さ×幅などを反映。
- Algorithmic Qubits（AQ）＝IonQ独自の“有用度”換算。
- 物理量子ビット数はアーキテクチャ間比較には注意（例：アニーリング vs ゲート方式、中性原子の可変配列など）。
