IBMと東京大学、「Quantum System One」を日本で展開

John Russell

IBMと東京大学は、2019年に発表された日本IBMの量子プログラムの一環として、「IBM Quantum System One」を発表した。このシステムは、米国外で組み立てられた2台目のIBM Quantum System Oneであり、6月にドイツで設置された同様のシステムに続くものだ。後者は、フラウンホーファー・ゲゼルシャフトという科学研究機関が管理している。

2019年初頭に導入されて以来、IBMはQuantum System Oneを、顧客の現場で容易に組み立てて稼働させることができる自己完結型の量子コンピュータとして宣伝してきた。量子コンピュータは扱いが難しく、通常は専用の施設が必要だ。ほとんどの量子コンピュータ企業は、自社施設にコンピュータを収容しながら、ポータル経由でのアクセスのみを提供している（または、アクセスのみを提供する予定）。D-Waveは、オンプレミス用のスタンドアロンシステムと、ポータル経由のアクセスを提供している。現在、IBMの量子システムはすべてIBMが保守しており、ウェブポータルからアクセスできるようになっているが、おそらく企業がSystem Oneを購入してオンプレミスで使用することも可能だろう。

新川崎にある川崎ビジネスインキュベーションセンターのIBMファシリティに設置された最新の「Quantum System One」は、27量子ビット、量子ボリューム（メトリック）32で、ドイツにあるシステムと同じ性能を持っている。「今後数ヶ月の間に、このシステムをさらに強化することが期待されています。また、将来的には、東京大学と協力して、このシステムをIBMの次世代量子チップの一つにアップグレードすることを検討しています。」とIBMの広報担当者は述べている。

IBM Q System Oneは、大まかに言うと、以下のような連携するカスタムコンポーネントで構成されている。

• 再現性と予測性に優れた高品質の量子ビットを実現するために、安定した自動キャリブレーションを行うように設計された量子ハードウェア；
• 継続的に低温で隔離された量子環境を実現する極低温工学；
• 大量の量子ビットを厳密に制御するための、コンパクトな形状の高精度エレクトロニクス；
• システムの健全性を管理し、ユーザのダウンタイムなしにシステムのアップグレードを可能にする量子ファームウェア
• クラウドへの安全なアクセスと量子アルゴリズムのハイブリッド実行を可能にする従来の計算機

今回の発表に伴うブログで、Jay Gambetta（IBMフェロー兼量子コンピューティング担当副社長）と川瀬 桂氏（日本IBM量子プログラムプログラムディレクター）はこう書いている。

「日本のSystem Oneは、現在進行中の日本・IBM量子パートナーシップの一環であり、すでに量子コンピューティングによる科学のフロンティアを開拓しています。三菱化学の科学者たちは、慶応義塾大学のIBM量子ハブの一員として、慶応義塾大学、JSR株式会社の共同研究者、そしてIBM研究者の助けを借りて、工業用化学化合物の複雑な挙動を理解するための新しい量子アルゴリズムを開発しています。このような化合物は、エネルギー貯蔵や有機発光ダイオード（OLED）デバイスへの近い将来の応用が期待されています。」

「一方、慶應義塾大学は、みずほフィナンシャルグループおよび三菱UFJフィナンシャル・グループの研究者と共同で、オプションの価格設定や関連する金融商品に役立つ可能性のある、振幅推定と呼ばれるアルゴリズムを改良しています。また、東京大学の研究者は、IBMと共同で東京大学-IBM量子日経グローバル・デジタル・ハードウェア・テスト・センターを設立し、学術界や産業界の共同研究者が次世代の量子ハードウェア・コンポーネントを研究することで、量子コンピューティングの分野全体を前進させることを目指しています。ソニー、DIC、東芝、トヨタ、日立、SuMi Trust、横河などの企業も、昨年発表された量子イノベーション・イニシアチブ・コンソーシアムの一環として、画期的な量子研究を行っています。」

東京大学総長の藤井輝夫は、発表の中で「変化の激しい量子技術の分野では、量子技術に関連する要素やシステムの開発だけでなく、世界規模での高度な社会実装を実現するために、次世代の人材を育成することが極めて重要です。本学は、幅広い研究人材を有しており、これまでも学部レベルからハイレベルな量子教育を推進してきました。今回、IBM Quantum System Oneを活用することで、次世代の量子ネイティブ・スキルセットの開発にさらに磨きをかけていきます。」

下図のように、IBMは野心的な量子ロードマップを示している。

IBMブログへのリンク： https://research.ibm.com/blog/japan-quantum-system-one

IBMプレスリリースへのリンク: https://newsroom.ibm.com/2021-07-26-IBM-and-the-University-of-Tokyo-Unveil-Japans-Most-Powerful-Quantum-Computer

ビデオへのリンク: https://www.youtube.com/watch?v=tPMY4oP3Qgk