기타 誤り耐性実用化に向けたIBM量子コンピューティングの現在地 量子優位性の達成は間もなく

[お持て成し]

誤り耐性実用化に向けたIBM量子コンピューティングの現在地　量子優位性の達成は間もなく / 12/5(金) / アスキー

IBMは、2026年末までに量子優位性を実証し、2029年までに誤り耐性を持つ初の量子コンピューターを構築することを目指している。2025年11月に米国で開催された年次イベント「Quantum Developer Conference」では、これらの進捗が共有された。

　IBMは、2026年末までに量子優位性を実証し、2029年までに誤り耐性を持つ初の量子コンピューターを構築することを目指している。2025年11月に米国で開催された年次イベント「Quantum Developer Conference」では、これらの進捗が共有された。
　
　量子優位性の実証に向けては、新量子プロセッサ「Nighthawk」を発表。加えて、大規模なフォールトトレラント（誤り耐性）量子コンピューター構築を見据え、実験的プロセッサ「Loon」を披露している。
　
　日本アイ・ビー・エムは、2025年12月4日、同イベントを振り返る説明会を開催。 IBM Quantum Japanの統括部長 シニア・テクニカル・スタッフ・メンバーである堀井洋氏は、「IBMは、2026年の量子優位性、2029年のフォールト・トレラント量子コンピューターと着実にステップを踏み、様々な適用領域で実用化するための試みを進めている」と語った。
　
国内外におけるIBM量子コンピューティングのここまで
　
　まずは、IBMの量子コンピューティングにおける取り組みの概要について語られた。
　
　IBMの同領域におけるミッションは「実用的な量子コンピューターを世界に提供する」ことだ。そのために、量子プロセッサに加えて周辺のエレクトロニクスからシステム、ソフトウェアまで、量子コンピューティングを実現するためのプラットフォームを開発・提供してきた。
　
　現在、100量子ビットを超え、5000回以上の2量子ビットゲートを実行できる量子コンピューターを、グローバルで25台展開。多くのユーザーが利用できるクラウドで提供されているのが特徴であり、全体の平均稼働率は97%に達するという。最新の量子プロセッサである「Heron R2+」搭載の量子コンピューターは、ジョブ成功率が99.4%を越え、「まさに実運用に向けて、IBMが量子コンピューターを提供できていることを示している」と堀井氏。
　
　また、ニューヨークとドイツで量子データセンターを運営するほか、9台の量子コンピューターがオンプレミスで稼働し（来年初期に予定のものを含む）、その中には、東京大学とIBMが運用する「IBM Quantum System One（ibm_kawasaki）」、理化学研究所とIBMが運用する「IBM Quantum System Two（ibm_kobe）」も含まれる。
　
　また、量子コンピューターを利用するためのソフトウェアライブラリ「Qiskit」も手掛ける。オープンソースの量子SDK（Software Development Kit）であり、多くのプロジェクトに利用されるディファクトスタンダードとなっている。「他社と比べて格段に処理が速いため、開発生産性も上がり、量子アプリケーションの実行時間にも優位性を示せている。それが人気の要因ではないか」（堀井氏）
　
　こうしたプラットフォームを基に、世界中の企業や研究機関とエコシステムを形成しており、社会実装に向けたアプリケーションの開発研究を活性化させている。産業界では50社以上、商業パートナーやスタートアップは65社以上、学術・研究機関においては170団体以上と協業し、これらのメンバーがIBMの量子プラットフォームにアクセスしている状況だ。
　
　国内で代表的な協業は、理化学研究所との取り組みだ。米国外で初となる「IBM Quantum System Two」を導入。この量子コンピューターは、Heron R2+を搭載し、同じ建物内にあるスーパーコンピューター「富岳」と接続して、日々アプリケーションの研究開発に利用されている。その成果のひとつとして、複雑な硫化鉄の電子構造を正確にモデル化する技術が、米学術誌Science Advancesの表紙を飾っているという。
　
　また、東京大学と共に2021年に設立した「東京大学- IBM Quantum ハードウェアテストセンター」は、性能要件が厳しい量子コンピューター用ハードウェアのテストベッドとなる施設だ。TDKやフジクラ、キーコム、I-PEX、アルバックなどが同センターを活用して成果を生み出している。
　
“量子優位性”達成のための120量子ビットプロセッサ「Nighthawk」
　
　年次イベント「Quantum Developer Conference」では、IBMの提示している量子コンピューティングのロードマップの通り、新たな量子プロセッサとソフトウェアの機能強化が発表された。
　
　これらのアップデートは、2026年内に量子優位性（Quantum Advantage）を実証して、2029年までに初となる大規模フォールト・トレラント量子コンピューターを提供するというマイルストーンに沿ったものだ。
　
　IBMでは、量子優位性を「量子コンピューターで実行される情報処理タスクが、『分離性』と『検証性』を満たすこと」と定義している。分離性とは、古典コンピューター単独では不可能な効率性や高コスト効果、高精度といった優位性を示すことだ。検証性とは、出力の正確性を厳密に検証可能なことを指す。
　
　「我々が量子優位性を示すだけではなく、他社がIBMのシステム・ソフトウェアを利用して、検証できることが非常に重要」（堀井氏）
　
　現在、量子優位性を達成したという様々な論文が発表される中で、どのように達成しているのか、検証できているのかというポイントをトラックするシステムとして「Advantage tackers」も発表している。
　
　イベントにおける目玉となったのが、量子優位性を実証するために設計された、120量子ビットの新量子プロセッサ「Nighthawk」である。前モデルHeronから量子ビットは減っているものの（Heronは133量子ビット）、量子ビットを四角格子に配置することで、接続性を高めている。Heronと比較してカプラー数（量子ビット間で結合できるペアの数）が20%以上増加し、30%複雑な量子回路を実行可能になっている。これにより、Nighthawkの3000回の2量子ビットゲートは、Heronでの4200回の2量子ビットゲートに相当するという。
　
　Nighthawkは今後、2026年末までに7500回、2027年に1万回、2028年に1万5000回の2量子ビットゲートを実行できるようにする計画だ。

また、量子SDKであるQiskitでは、様々なプラットフォームとつながるためのSlurmやQMRI、Prefectといった機能拡張をしており、他のソフトウェアとの接続がしやすくなっている。「こうした機能で、様々なアプリケーションがHPCや量子コンピューターを利用できる仕組みを提供する」と堀井氏。
　
　また、量子情報科学の研究のために必要なマッピング、最適化、実行、結果の処理といった構成要素を提供するツール（Quantum information science research）においても、各レイヤーに新機能を追加している。例えば「Samplomatic」は、量子コンピューターの中でのエラーを緩和するのを支援するコンポーネントである。
　
　また、QiskitはPythonで構築されているが、昨今連携することが増えたHPCではC++が使われている。そこで、C-APIという基盤でC++のインターフェースを提供する「Qiskit C++」を提供開始した。C-APIでは、ほぼすべてのプログラミング言語にネイティブ接続が可能だ。なお、Qiskit C++は日本チームが開発したという。
　
実験的プロセッサ「Loon」 誤り訂正実用化に向け着々と
　
　最後に2029年を目標とする、フォールト・トレラント量子コンピューターの提供に向けた取り組みだ。
　
　現在、ニューヨーク州ポキプシーの研究拠点において、フォールト・トレラント量子コンピューターの実装計画が始まっている。2029年に控える大規模な量子コンピューター「Starling」は200論理量子ビット、2030年以降に登場する「Blue Jay」は2000論理量子ビットで構築される計画だ。
　
　これらの次世代量子コンピューターのための実験的プロセッサが「Loon」である。112物理量子ビットとなり、接続性を高める「cカプラー」という新技術を用いている。これは、2量子ビットの操作において、同一チップ上の離れた量子ビット間で長距離接続する技術で、より複雑な処理が可能になる。
　
　その複雑な処理のひとつが誤り訂正であり、「複雑な接続コネクティビティを利用することで、誤り訂正を効率的に行うためのアーキテクチャー」（堀井氏）だとした。
　
文● 福澤陽介／TECH.ASCII.jp
　
https://news.yahoo.co.jp/articles/e2ebfbb67dbcebaad2f08e896c62637535d32da4

誤り耐性実用化に向けたIBM量子コンピューティングの現在地　量子優位性の達成は間もなく（

오류 내성 실용화를 위한 IBM 양자 컴퓨팅의 현재 양자 우위성 달성은 곧 / 12/5(금) / 아스키

IBM은, 2026년말까지 양자 우위성을 실증해, 2029년까지 오류 내성을 가지는 첫 양자 컴퓨터를 구축하는 것을 목표로 하고 있다. 2025년 11월에 미국에서 개최된 연례 이벤트 「Quantum Developer Conference」에서는 이러한 진척이 공유되었다.

IBM은, 2026년말까지 양자 우위성을 실증해, 2029년까지 오류 내성을 가지는 첫 양자 컴퓨터를 구축하는 것을 목표로 하고 있다. 2025년 11월에 미국에서 개최된 연례 이벤트 「Quantum Developer Conference」에서는 이러한 진척이 공유되었다.
　
양자 우위성의 실증을 향해서는, 신양자 프로세서 「Nighthawk」를 발표. 덧붙여, 대규모 폴트 톨러런트(오류 내성) 양자 컴퓨터 구축을 내다보고, 실험적 프로세서 「Loon」을 선보이고 있다.
　
일본 아이·비·엠은, 2025년 12월 4일, 동이벤트를 되돌아 보는 설명회를 개최. IBM Quantum Japan의 통괄 부장 시니어 테크니컬 스탭 멤버인 호리이 히로시씨는, 「IBM은, 2026년의 양자 우위성, 2029년의 폴트·트레일란트 양자 컴퓨터와 착실하게 스텝을 밟아, 여러가지 적용 영역에서 실용화하기 위한 시도를 진행시키고 있다」라고 말했다.
　
국내외 IBM 양자컴퓨팅의 지금까지
　
우선은, IBM의 양자 컴퓨팅에 있어서의 대처의 개요에 대해 이야기되었다.
　
IBM의 이 영역 미션은 실용적인 양자컴퓨터를 세계에 제공하는 것이다. 그 때문에, 양자 프로세서에 가세해 주변의 일렉트로닉스로부터 시스템, 소프트웨어까지, 양자 컴퓨팅을 실현하기 위한 플랫폼을 개발·제공해 왔다.
　
현재, 100 양자 비트를 넘어, 5000회 이상의 2 양자 비트 게이트를 실행할 수 있는 양자 컴퓨터를, 글로벌에서 25대 전개. 많은 사용자가 이용할 수 있는 클라우드로 제공되는 것이 특징이며 전체 평균 가동률은 97%에 달하는 것으로 알려졌다. 최신의 양자 프로세서인 「Heron R2+」탑재의 양자 컴퓨터는, 작업 성공률이 99.4%를 넘어, 「바로 실운용을 향해서, IBM이 양자 컴퓨터를 제공할 수 있는 것을 나타내고 있다」라고 호리이씨.
　
또, 뉴욕과 독일에서 양자 데이터 센터를 운영하는 것 외에, 9대의 양자 컴퓨터가 온프레미스로 가동해(내년 초기에 예정의 것을 포함한다), 그 중에는, 도쿄 대학과 IBM이 운용하는 「IBM Quantum System One(ibm_kawasaki)」, 이화학 연구소와 IBM이 운용하는 「IBM Quantum System Two(ibm_kobe)」도 포함된다.
　
또, 양자 컴퓨터를 이용하기 위한 소프트웨어 라이브러리 「Qiskit」도 다룬다. 오픈 소스의 양자 SDK(Software Development Kit)이며, 많은 프로젝트에 이용되는 디팩트 스탠더드가 되고 있다. 「타사와 비교해 현격히 처리가 빠르기 때문에, 개발 생산성도 올라, 양자 애플리케이션의 실행 시간에도 우위성을 나타내고 있다. 그것이 인기의 요인이 아닌가」(호리이씨)
　
이러한 플랫폼을 기본으로 전 세계의 기업 및 연구기관과 에코시스템을 형성하고 있으며, 사회실장을 위한 어플리케이션의 개발연구를 활성화시키고 있다. 산업계에서는 50개 이상, 상업 파트너 및 스타트업은 65개 이상, 학술·연구기관에서는 170개 이상의 단체와 협업해 이들 회원이 IBM의 양자 플랫폼에 접근하고 있는 상황이다.
　
국내에서 대표적인 협업은 이화학연구소와의 노력이다. 미국외에서 처음인 「IBM Quantum System Two」를 도입. 이 양자컴퓨터는, Heron R2+를 탑재해, 같은 건물내에 있는 슈퍼 컴퓨터 「토미타케」와 접속해, 날마다 애플리케이션의 연구 개발에 이용되고 있다. 그 성과의 하나로서 복잡한 황화철의 전자 구조를 정확하게 모델화하는 기술이, 미 학술지 Science Advances의 표지를 장식하고 있다고 한다.
　
　또 도쿄대와 함께 2021년 설립한 '도쿄대-IBM 퀀텀 하드웨어 테스트센터'는 성능 요건이 까다로운 양자컴퓨터용 하드웨어의 테스트베드가 되는 시설이다. TDK와 후지쿠라, 키콤, I-PEX, 앨버크 등이 이 센터를 활용해 성과를 내고 있다.
　
"양자 우위성" 달성을 위한 120 양자 비트 프로세서 "Nighthawk"
　
연례행사 '퀀텀 디벨로퍼 콘퍼런스'에서는 IBM이 제시하고 있는 양자컴퓨팅 로드맵대로 새로운 양자 프로세서와 소프트웨어 기능 강화가 발표됐다.
　
이러한 업데이트는, 2026년내에 양자 우위성(Quantum Advantage)을 실증해, 2029년까지 처음이 되는 대규모 폴트 톨레란트 양자 컴퓨터를 제공한다고 하는 마일스톤에 따른 것이다.
　
IBM에서는, 양자 우위성을 「양자 컴퓨터로 실행되는 정보 처리 태스크가, 「분리성」과 「검증성」을 채우는 것」이라고 정의하고 있다. 분리성이란, 고전 컴퓨터 단독으로는 불가능한 효율성이나 고비용 효과, 고정밀이라는 우위성을 나타내는 것이다. 검증성이란 출력의 정확성을 엄밀하게 검증 가능한 것을 말한다.
　
「우리가 양자 우위성을 나타낼 뿐만 아니라, 타사가 IBM의 시스템·소프트웨어를 이용하고, 검증할 수 있는 것이 매우 중요」(호리이 씨)
　
현재 양자 우위성을 달성했다는 여러 논문이 발표되는 가운데 어떻게 달성하고 있는지, 검증이 되고 있는지에 대한 포인트를 트랙하는 시스템으로 'Advantage tackers'도 발표하고 있다.
　
이벤트에 있어서의 핵심이 된 것이, 양자 우위성을 실증하기 위해서 설계된, 120 양자 비트의 신양자 프로세서 「Nighthawk」이다. 전 모델 Heron으로부터 양자 비트는 줄어들고 있지만(Heron은 133 양자 비트), 양자 비트를 사각 격자에 배치하는 것으로, 접속성을 높이고 있다. Heron과 비교해 커플러 수(양자비트 간에 결합할 수 있는 쌍의 수)가 20% 이상 증가하고, 30% 복잡한 양자회로를 실행 가능하게 되어 있다. 이것에 의해, Nighthawk의 3000회의 2양자 비트 게이트는, Heron에서의 4200회의 2양자 비트 게이트에 상당한다고 한다.
　
Nighthawk는 앞으로 2026년 말까지 7500회, 2027년에 1만회, 2028년에 1만5000회의 2양자비트 게이트를 실행할 수 있도록 할 계획이다.

또, 양자 SDK인 Qiskit에서는, 다양한 플랫폼과 연결하기 위한 Slurm이나 QMRI, Prefect라고 하는 기능 확장을 하고 있어, 다른 소프트웨어와의 접속이 용이해지고 있다. 「이러한 기능으로, 여러가지 애플리케이션이 HPC나 양자 컴퓨터를 이용할 수 있는 구조를 제공한다」라고 호리이 씨.
　
또, 양자 정보 과학의 연구를 위해서 필요한 매핑, 최적화, 실행, 결과의 처리라고 하는 구성 요소를 제공하는 툴(Quantum information science research)에 대해도, 각 레이어에 신기능을 추가하고 있다. 예를 들면 「Samplomatic」은 양자 컴퓨터 안에서의 에러를 완화하는 것을 지원하는 컴포넌트이다.
　
또, Qiskit는 Python으로 구축되고 있지만, 최근 제휴하는 것이 증가한 HPC에서는 C++가 사용되고 있다. 그래서 C-API라는 기반으로 C++ 인터페이스를 제공하는 'Qiskit C++'를 제공하기 시작했다. C-API에서는 거의 모든 프로그래밍 언어에 네이티브 연결이 가능하다. 덧붙여 Qiskit C++는 일본 팀이 개발했다고 한다.
　
실험적 프로세서 'Loon' 오류 정정 실용화를 위해 차근차근
　
마지막으로 2029년을 목표로 하는 폴트·트레일란트 양자 컴퓨터의 제공을 향한 대처다.
　
현재 뉴욕주 포킵시의 연구 거점에서 폴트 톨러런트 양자컴퓨터의 구현 계획이 시작되고 있다. 2029년에 앞둔 대규모 양자컴퓨터 'Starling'은 200논리 양자비트, 2030년 이후 등장하는 'Blue Jay'는 2000논리 양자비트로 구축될 계획이다.
　
이들 차세대 양자컴퓨터를 위한 실험적 프로세서가 '론'이다. 112 물리 양자비트가 되어 접속성을 높이는 「c커플러」라고 하는 신기술을 이용하고 있다. 이는 2양자비트 조작에 있어서 동일 칩 상의 떨어진 양자비트 간에 장거리 접속하는 기술로 보다 복잡한 처리가 가능해진다.
　
그 복잡한 처리의 하나가 잘못 정정이며, 「복잡한 접속 커넥티비티를 이용하는 것으로, 잘못 정정을 효율적으로 실시하기 위한 아키텍쳐」(호리이 씨)라고 했다.
　
글●후쿠사와요오스케/TECH.ASCII.jp