光量子コンピュータ開発の世界動向

1．光量子コンピュータが注目を集める理由

現在，世界では量子コンピュータの開発競争が激しさを増している。近年の代表的な開発方式は，超伝導回路・イオン・中性原子・半導体・光の5つである。先頭を走る超伝導回路方式では，1000個以上の量子ビットを搭載した実機も報告されている。一方で，様々な計算で現在のスーパーコンピュータを超える性能を発揮するには100万個以上の量子ビットが必要とされ，最終的にどの方式が本命かは見通せない状況である。

これら5つの開発方式の中でも，異色のアプローチでひときわ存在感を放っているのが光を用いた量子コンピュータである。この方式では，日本も独自のアプローチで世界最前線にいると私個人は考えている。光量子コンピュータには特有の強みがあり，実現すればオールマイティな量子コンピュータが実現できる。まず，光量子コンピュータは他の方式で不可欠な真空装置・冷却装置がほぼ不要である。このため，大規模マシンを作る際の制約が少なく，スケールアップがしやすい。また，光子は光の速度で移動するため通信に適しており，光量子コンピュータ同士を接続して簡単に量子コンピュータ・ネットワークが構築できる。さらに，光は周波数が高いため，高クロック周波数の量子コンピュータが実現しうる。

このように，光量子コンピュータは魅力的なアプローチとして注目を集める反面，「分かりにくい」という声もよく耳にする。その理由は，他の方式にはない特有の計算方式が採用されるケースが多いからである。光量子コンピュータには，情報単位が「量子ビット」か「連続量」か，計算方式が「回路型」か「測定型」かで，4種類の計算方式がある。さらに，それらとは別に，量子超越性の実現向けに設計された「特化型」の計算マシンも存在する。本稿では，これらの計算方式を整理した上で，実際に光量子コンピュータ開発を行う代表的なベンチャー企業や我々の近年の取り組みについて紹介したい。