3月初旬、英国は量子コンピューターを世界で初めて大規模に展開する国となることを目指し、新たな支援パッケージを発表した。このパッケージの一環として、英国政府は量子研究を支援するため、今後4年間で半分を拠出する形で20億ポンド超(推定26億ドル)を投じる計画だ。
この投資は、量子への関心が最高潮に達していることを浮き彫りにしている。マッキンゼーの推計によると、量子技術の価値は10年後に1000億ドルに達する可能性があり、投資は量子コンピューティング、量子通信、量子センシングという3つの中核分野に分散されるという。
この分野への資金提供が増え続ける中、業界リーダーたちは量子コンピューティングがすぐそこまで来ている可能性があると警告している。IBMの推計では、2029年までに耐障害性量子コンピューターが開発され、早ければ2033年には大規模な量子コンピューティングが実現するとしている。同様に、昨年アルファベットのCEOであるサンダー・ピチャイ氏は、量子コンピューティングは5年前の人工知能(AI)と同じ段階にあると示唆した。
しかし、量子コンピューティングは本当にChatGPTのような瞬間に近づいているのだろうか。量子をめぐる誇大宣伝にもかかわらず、近い将来この技術が企業に広く普及するかどうかについては深刻な疑問があり、業界の一部の専門家は、より広範な価値の実現はまだ先になる可能性があると警告している。
量子コンピューティング──誇大宣伝と事実の区別
量子コンピューティングは、古典的コンピューターでは解決できない、あるいは十分な速度で解決できない問題を解決する可能性があるため、投資家や技術者の間で大きな注目を集めてきた。これらのデバイスは強力な量子処理装置(QPU)を備えており、量子ビット(キュービット)を使用して複雑な計算と量子力学を実行する。
量子の理論的能力は多くの投資家の関心を集めており、2025年にはPsiQuantumが耐障害性量子コンピューターの構築のために10億ドルを調達、Quantinuumが株式資本調達の一環として6億ドルを獲得、IQM Quantum Computersが3億2000万ドルを調達するなど、多数の大型資金調達ラウンドが実施された。
しかし、これらのベンダーやD-Wave、Rigetti Computing、IonQなどの企業は量子コンピューティングハードウェアの開発において大きな進歩を遂げているものの、広範な普及に向けてこれらのデバイスの信頼性と拡張性を向上させるには、さらなる研究が必要だ。
現在、業界における最大の課題の1つは、耐障害性を高め、誤った計算を防ぐためのエラー訂正アルゴリズムの開発だ。マイクロソフトによると、最先端の量子コンピューターのエラー率は通常0.1%から1%の範囲にあり、これは古典的チップよりも大幅に高い。
量子化学に価値をもたらす
量子研究に携わるスタートアップの1つがSandbox AQだ。2022年にアルファベットからスピンオフしたこのスタートアップは、現在56億ドルの企業価値評価を受けている。Sandbox AQは現在、さまざまな量子ソリューションを開発しており、その主要な焦点分野の1つが量子センサーだ。「それが量子の中で、現実世界、実世界のアプリケーションに最も準備ができている部分です」と、Sandbox AQのエンジニアリング担当副社長であるステファン・ライヒェナウアー氏はインタビューで語った。
量子センサーは、量子力学を使用して、従来では検出できなかった動き、電気、磁場など、物理世界における微細な変化を検出するデバイスだ。同社が開発しているセンサーの1つは、救急室に配備して患者の心拍によって生成される磁場を測定できる。別のセンサーは磁場を測定してGPSフリーのナビゲーションを提供する。
これらの斬新なユースケースにもかかわらず、量子のより広範な応用にはまだ長い道のりがある。「市場に出ている量子コンピューティングの提供物で、本当に量子コンピューターが必要な段階にあるものはありません」とライヒェナウアー氏は述べた。「それらのどれも、たとえば商業アプリケーションに確実に使用するというような意味で、有用であるという段階には実際には達していません」
企業向けの潜在的なユースケースについて尋ねられると、同氏は量子が物流の最適化やその他の一般的な問題に使用できる可能性があると指摘したが、そのためのアプリケーションはまだ先だと述べた。とはいえ、ライヒェナウアー氏が現実世界の価値を提供すると考えている分野の1つは、量子化学アプリケーションの世界、特に医薬品や材料の発見の分野だ。
たとえば、量子センサーは、研究者が最初に実験室で分子をテストする必要なく、材料やタンパク質に関するデータを生成するのに役立つ。「これらは、誰もが気にするようなアプリケーションではありません」とライヒェナウアー氏は述べた。「ほとんどの人にとっては目に見えない層のようなものになるでしょうが、専門家はそれに非常に興奮し、使用するでしょう」
実用的価値の実証
業界の他の関係者は、量子が企業にはるかに直接的な価値を提供する可能性があると考えている。IBMフェロー、IBM欧州・アフリカ担当副社長、スイスのチューリッヒにあるIBM研究所のディレクターであるアレッサンドロ・クリオーニ氏は、「今年、実際のアプリケーションで量子優位性を獲得できると信じています」と述べ、早ければ2029年には耐障害性量子コンピューティングが実現する可能性があるとした。
この文脈における量子優位性とは、量子コンピューターが古典的コンピューターよりも高速かつ正確に計算を実行できることを意味し、耐障害性量子コンピューターはエラーや障害が存在しても正しく機能できることを意味する。
クリオーニ氏によると、IBMは80以上の量子システムを保有しており、これらはパートナーや協力者がオンプレミスまたはクラウドで利用できる。同氏はまた、同社が古典的コンピューティングと量子コンピューティングを統合した量子センターコンピューターの最初の参照アーキテクチャを提供したと述べている。
同社はこの分野の研究の最先端にもおり、本日、超伝導量子プロセッサが実際の磁性材料の材料シミュレーションを実行できることを実証する論文を発表した。これは以前、現在の量子および古典的能力を超えていると考えられていた偉業だ。
この研究は、量子コンピューティングが材料発見にどのように使用できるか、まだ実験室で合成されていない分子の特性を評価できることを示している。その結果、クリオーニ氏は、量子が価値を提供する最初のアプリケーションは分子シミュレーション、原子シミュレーション、医薬品開発の分野になると示唆している。
同氏はまた、量子が企業環境で価値を提供する見通しについても楽観的であり、特に物流、サプライチェーン、スケジューリング、量子機械学習の最適化に関して期待を示した。量子機械学習により、企業は新しいソースからのデータを処理する能力を得ることができる。
「2029年、2030年には変革的な価値が得られるでしょうし、私たちは準備する必要があります」とクリオーニ氏は述べた。「これは待ってから採用できる技術ではありません。待っていたら、変革的な影響が来たときに準備ができていません。企業、ビジネス、業界、組織などとして、それはあなたにとって明日になるでしょう。なぜなら、その影響は指数関数的になるからです。だから、もしあなたよりも準備ができている人がいたら、あなたが準備している間に、その人はすでにあなたを破壊しているでしょう」
企業における量子コンピューティング
量子コンピューティングからの初期の価値は主に量子化学の領域にあるように見えるが、長期的には企業ユーザーをサポートする可能性もある。結局のところ、量子はAIに隣接する技術であり、量子センサーは従来のコンピューティングでは入手できないさまざまなデータをモデルに供給する可能性がある。
とはいえ、ライヒェナウアー氏は、GPUの代わりに量子コンピューター上で実行されるAIアルゴリズムは「遠い未来、すぐではない」というカテゴリーに入ると指摘している。材料発見以外の最も差し迫ったユースケースは、物流やその他の主要なビジネス分野におけるプロセスの最適化にあるようだ。
フルスタック量子コンピューティング企業D-Waveの量子技術エバンジェリズム担当副社長であるマレー・トム氏は、普及ははるかに速く進んでいると示唆している。「広範な普及と実用的価値からどれくらい離れているのか。多くの点で、私たちはすでにそこにいます。顧客との会話は明らかに変わりました。もはや『量子は役立つか』ではなく、『どれだけ早く実装できるか』です」
トム氏は、D-Waveがフォーチュン100企業と1000万ドルのQCaaS契約を締結したばかりであり、日本の通信事業者NTTドコモが同社の技術を使用してネットワークパフォーマンスを最適化し、ページング信号を15%削減したと主張している。同氏はまた、Ford Otosanが1000台の車両の生産スケジューリング時間を30分から5分未満に短縮した別のプロジェクトも共有した。
いずれにせよ、量子は依然として実験的な技術であり、ユースケースはまだ定義されている段階だ。量子コンピューターの拡張性と信頼性が向上するまで、企業が導入から戦略的利益を得る可能性は低いが、将来の研究がそれを変える可能性はある。
