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理研・阪大の量子コンピューター始動が示す国内実装競争の次段階

by デイトレ.jp編集部
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#量子コンピューター #理研 #大阪大学 #量子技術 #スーパーコンピューター

はじめに

理化学研究所と大阪大学は2026年3月26日、144量子ビットの新型量子コンピューター「叡-Ⅱ」の量子計算クラウドサービスを始めました。株式市場では量子コンピューター関連が再び注目テーマとして浮上していますが、今回のニュースの本質は、単純な話題性よりも、日本の量子計算基盤が研究試作の段階から運用基盤の段階へ進みつつある点にあります。

量子コンピューターの評価は、しばしば量子ビット数の多寡だけで語られがちです。もっとも、実際に重要なのは、長時間安定に動かせるか、古典計算機とどう組み合わせるか、利用者がクラウド経由で継続的に触れられるかという運用面です。今回の「叡-Ⅱ」は、その現実的な論点に正面から踏み込んだ装置だと位置づけられます。

本記事では、理研と阪大の公開情報を起点に、国産クラウド基盤、純国産機、産総研のABCI-Q、理研の量子HPC連携、そしてIBMや富士通との競争軸までをつなぎ、日本の量子実装競争がどこまで進んだのかを整理します。

「叡-Ⅱ」始動の核心

量子ビット数拡大の意味

「叡-Ⅱ」の最もわかりやすい進化は、2023年に公開された64量子ビットの初号機「叡」から、144量子ビットへと拡大した点です。理研の説明によれば、新機種は縦12列、横12列の2次元配置で144量子ビットを実装し、チップサイズは28mm×28mmです。単純計算でも初号機の2倍を超える規模であり、古典計算機で扱えるシミュレーションの範囲を意識した設計だと読み取れます。

ここで重要なのは、理研自身が「数十量子ビット規模を超える量子シミュレーションは古典計算機では不可能」と明記していることです。量子ビット数が144になったからすぐに社会課題を解けるわけではありませんが、少なくとも「古典側で完全再現しながら安全に試す」段階から一歩先へ進む条件が整い始めたと言えます。研究用途でも、装置の存在意義がデモ機から実験基盤へ近づいたことを示す数字です。

さらに見逃せないのが、量子ビットの寿命を延ばし、演算忠実度の向上を狙っている点です。理研は、量子ビットの共振周波数を従来機より低周波側へシフトさせることで寿命を延長し、量子演算中のエラー確率低下を図ったと説明しています。量子計算では量子ビット数だけでなく、どれだけ長く、どれだけ正確に状態を保てるかが実効性能を左右します。今回の発表が「量子ビット数を増やしました」で終わっていないのは、この点に理由があります。

運用基盤の進化

「叡-Ⅱ」が本当に意味を持つのは、クラウドサービスとして運用されるからです。理研と阪大の説明では、ユーザーは従来の「叡」と量子シミュレーター「Qulacs」に加え、「叡-Ⅱ」も選択できます。しかも2台体制になったことで、従来はチップ保守や大規模実験で長期中断が起きていたサービスを、連続的に提供しやすくなります。量子計算では、この「使いたいときに使える」こと自体が大きな進歩です。

システム設計にも運用志向が表れています。理研は、配線の効率化とマイクロ波制御装置の改良により、冷凍機を含むシステム全体を初号機と同程度の大きさに収めたとしています。量子コンピューターは極低温の冷却、制御配線、読み出し系がボトルネックになりやすく、量子ビット数だけ増やしても装置全体が肥大化すれば継続運用は難しくなります。今回の進化は、拡張性と保守性の両立を意識した実装だと見るべきです。

初号機の公開時点でも、理研は64量子ビットチップを16個の4量子ビット基本ユニットで構成し、2cm角シリコンチップ上に載せ、垂直配線パッケージで拡張性を確保していました。今回の「叡-Ⅱ」は、その延長線上でスケールさせたものです。つまり、偶然大きくしたのではなく、2023年から設計されていた拡張アーキテクチャが一段進んだ結果だと理解すると、今回の発表の重みが見えやすくなります。

国内実装網の拡張

OQTOPUSと純国産機の前進

「叡-Ⅱ」を単体で見ると、海外勢との量子ビット競争で突出しているとは言いにくい面もあります。しかし、日本の強みは、ハード単体ではなく、クラウド運用や周辺機器を含む実装網の形成にあります。その代表例が大阪大学などが2025年3月に公開した量子コンピューター向けオープンソースOS「OQTOPUS」です。阪大の説明では、これはセットアップから運用までをカバーする世界最大規模級のオープンソース施策の一つで、阪大の量子クラウドサービスでも統合が始まっています。

量子計算の現場では、量子回路を書くだけでは実機は動きません。利用者認証、ジョブ管理、クラウド連携、制御系への命令変換、実験ログ管理といった周辺ソフトが不可欠です。ここを各大学や企業が個別に作り込む状態では、装置が増えても利用者は増えません。OQTOPUSの意味は、量子機の量産より前に、量子クラウドの共通基盤を日本側で握ろうとしている点にあります。

この流れは、2025年7月に阪大QIQBで稼働した「純国産」超伝導量子コンピューターともつながります。阪大によれば、このシステムでは希釈冷凍機、制御装置、量子ビットチップ、量子クラウドソフトまで主要部材とソフトウェアをすべて日本製でそろえました。7月時点では28量子ビット以上の制御が可能な制御装置が整い、大阪・関西万博でも来場者がクラウド経由で量子プログラムを実行できる構想が示されました。

ここで注目すべきは、性能競争というより供給網の自立です。量子コンピューターは、冷凍機、低雑音電源、増幅器、磁気シールド、制御装置、クラウドソフトまで多層の部材で成り立ちます。日本がシステム全体を自製し統合できることを示した意味は大きく、今回の「叡-Ⅱ」もその延長にあると考えられます。量子関連が投資テーマとして意識されるなら、論点はQPU単体より周辺装置とソフトを含む産業層へ広がるはずです。

ABCI-Qと量子古典融合

もう一つの鍵は、量子コンピューターを単独で使うのではなく、GPUスーパーコンピューターやシミュレーターと組み合わせる発想です。産総研G-QuATのABCI-Qは、その方向を象徴します。ABCI-QはGPUスーパーコンピューターのSystem Hを中核に、超伝導方式のSystem F、中性原子方式のSystem Q、光方式のSystem Oを組み合わせる量子・古典融合基盤です。2026年3月には、超伝導方式と中性原子方式の2機種について外部提供開始も公表されました。

ABCI-Qの構成は、日本の量子戦略の現実性をよく示しています。System Hは各ノードにNVIDIA H100を4基積み、全体で倍精度138PFLOPS、半精度2.1EFLOPSです。一方で量子側は、富士通製64物理量子ビットのSystem F、QuEra製260物理量子ビットのSystem Q、さらに2026年度サービス開始予定の光量子System Oが並びます。つまり現実の研究開発は、量子機だけで完結する世界ではなく、巨大な古典計算資源を背後に持つハイブリッド前提で動いています。

「叡-Ⅱ」とQulacsの併用も同じ思想です。理研と阪大は、量子機とシミュレーターを併置し、量子古典ハイブリッド計算の利用環境を整えてきました。大阪大学は2026年3月、ABCI-QのH100を1,024台使って、量子化学用量子回路シミュレーターで世界最大規模の実行に成功したと発表しています。量子コンピューターの価値は、古典側でどこまで検証し、どこから実機へ振るかという設計に宿ります。国内でこの往復ができる基盤が整い始めたことが、今回の本質です。

世界競争の中の現在地

量子ビット競争の再定義

では、「叡-Ⅱ」は世界の中でどの位置にあるのでしょうか。量子ビット数だけを見れば、理研と富士通は2025年4月に256量子ビットの超伝導機を公表しており、2026年には富士通テクノロジーパークの新棟へ1,000量子ビット機を設置する計画も示しています。IBMも現在、127量子ビットのEagle、133量子ビットと156量子ビットのHeron群を運用し、2026年末までに近い将来の量子優位、2029年までに大規模な誤り耐性量子コンピューターを目指すロードマップを掲げています。

この比較だけを見ると、「144量子ビットなら世界最先端ではない」と受け取る人もいるはずです。ただし、その見方は半分しか当たっていません。いまの量子競争は、ピークの量子ビット数だけでなく、どの用途で動かし、どの程度の安定性で、どれだけ多くの研究者に開放しているかが問われています。とくにFTQC前夜の段階では、ユーザーが実機を触り、誤差を理解し、古典計算と組み合わせる経験を積めることが、次の産業段階への布石になります。

その意味で、理研系の最近の成果は示唆的です。2026年3月には、理研の研究チームがIBMの133量子ビットHeronプロセッサーを使い、最大100駆動周期まで離散時間結晶の安定振動を観測したと公表しました。古典シミュレーションと定量的に一致したのはおよそ50周期までで、それ以降はエンタングルメント成長により古典計算が難しくなると説明されています。重要なのは、100量子ビット超の実機が、古典の限界に近づく科学探索の道具としてすでに意味を持ち始めていることです。

FTQC前夜の国内戦略

国内政策との接点も明確です。内閣府の「量子未来社会ビジョン」は、2030年に国内利用者1,000万人、量子技術による生産額50兆円規模を目標として掲げ、その前提としてテストベッド整備とユースケース創出支援を強力に進めるとしています。「叡-Ⅱ」の公開は、この方針にかなり素直に合致します。研究室の成果を論文で終わらせず、共同研究機関が触れられる装置として外へ出すことが、利用者基盤を増やす最短ルートだからです。

理研の量子HPC連携プロジェクトも、同じく「使える形」に重点を置いています。理研R-CCSは2026年1月時点で、量子機とスーパーコンピューターを密結合する基盤ソフトを開発中で、Quantinuumのイオントラップ機「Reimei」と、神戸拠点に導入したIBM Quantum System Two「ibm_kobe」を対象に、21の外部ユーザーが評価を進めていると紹介しました。量子機を設置して終わりではなく、外部利用の運用知見を積み上げているわけです。

この文脈で見ると、「叡-Ⅱ」は日本がいきなり世界覇権を握る象徴ではありません。むしろ、量子機、シミュレーター、クラウドOS、制御装置、冷凍機、GPU基盤、スパコン連携までを横につなぐ実装国家を目指す過程の一部です。投資家や産業界が見るべきなのは、単一の量子ビット記録ではなく、この横連携がどこまで厚みを増しているかです。

注意点・展望

量子コンピューターをめぐる報道では、量子ビット数が増えるたびに「実用化が近い」と受け取られがちです。しかし現段階では、誤り訂正を本格実装したFTQCはまだ先にあり、多くの装置はNISQの範囲にあります。したがって、「叡-Ⅱ」の運用開始をもって創薬や物流最適化が直ちに商用化されるとみるのは早計です。今回の価値は、商用アプリの完成ではなく、実機を継続利用できる国内テストベッドが厚くなったことにあります。

もう一つの注意点は、公開範囲です。理研の量子計算クラウドサービスは、誰でも自由に触れる一般公開サービスではなく、共同研究機関などを中心とする利用形態です。利用者裾野を本当に広げるには、大学、企業、スタートアップがアクセスしやすい制度設計と、量子人材の育成が欠かせません。量子機本体の性能と同じくらい、申請フロー、共通ソフト、教育環境が重要になります。

今後の展望としては、三つの方向が有力です。第一に、富士通・理研の256量子ビット機や将来の1,000量子ビット機、ABCI-Qの複数方式、理研の量子HPC連携が相互接続され、利用者が用途ごとに最適な計算資源を選べるようになることです。第二に、OQTOPUSのようなクラウド基盤が普及し、量子機の立ち上げコストが下がることです。第三に、制御装置や低雑音増幅器など周辺要素の改善で、長時間安定運転が進むことです。阪大が2026年3月に公表したマイクロ波制御装置の安定化成果は、その基礎条件を支えるものです。

まとめ

理研と大阪大学の「叡-Ⅱ」運用開始は、144量子ビット化そのものより、日本の量子実装網が一段厚くなったことを示すニュースです。量子ビットの寿命改善、2台体制による継続運用、QulacsとOQTOPUSを組み合わせたクラウド基盤は、量子コンピューターを研究展示から利用基盤へ移すための条件にあたります。

日本の量子競争は、単純な量子ビット数レースだけで語ると見誤ります。純国産機、ABCI-Q、量子HPC連携、富士通との大規模化ロードマップまで含めてみると、国内ではすでに「装置を作る」から「装置を回し、使わせ、用途を探す」段階へ移りつつあります。量子コンピューターが投資テーマとして再評価されるなら、焦点は派手な記録より、この運用と供給網の成熟度に置かれるべきです。

参考資料:

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