量子コンピュータ研究開発、日本の競争力は？

量子コンピュータは、2025年から2030年にかけて実用化が始まり、2040年には普及すると言われています。特に防衛に影響を及ぼす技術であるため、量子コンピュータの研究開発は国際競争力に影響するとされています。しかし、その競争力を定量的に評価することは難しい状況にあります。

本稿では、各国・各機関の量子コンピュータ関連論文数から、国際競争力を調査しました。

論文数(国ごと)

量子コンピュータに関連する論文数を国ごとに比較すると、最も多いのは米国で、次いで中国、イギリス、ドイツ、日本と続きます。中でも、米国と中国は注目すべき存在です。

科学技術分野で対立する米中は、量子コンピュータの研究分野でもトップを争っています。しかし、現状では米国の方が論文数で優勢であり、研究をリードしているように見えます。次に続くカナダは、量子コンピュータを真っ先に商用化したD-Waveがカナダの企業であることもあって、量子コンピュータに関する学術研究も盛んなようです。

論文数(所属機関ごと)

所属機関ごとに論文数は以下の通りです。

中国の研究機関が1,2位を獲得している。

これらの研究機関は、全固体電池研究の国際競争力でも上位につけており、中国が科学技術研究の最先端に積極的に投資していることがわかります。

一方で、日本の研究機関はトップ10には入っていないようです。

中国科学院(CAS)

CASの量子コンピュータ研究は、世界でもトップクラスです。実用的なアプリケーションに重点を置き、主要な研究機関との連携、多額の資金援助により、量子コンピューティングのハードウェア、ソフトウェア、アプリケーションの開発を大きく前進させています。

CASの量子コンピュータ研究について、注目すべきは以下の項目です。

CASの量子コンピュータ研究は、量子ハードウェア、ソフトウェア、およびアプリケーションの開発に重点を置いています。同機関は、2020年に世界最大級の66量子ビット量子コンピュータのプロトタイプを開発するなど、量子コンピュータのハードウェア開発で大きな進展を遂げています。

CASの量子コンピュータ研究は、いくつかの要因によって他の研究機関と一線を画しています。その一つは、実用的な量子コンピュータのアプリケーションの開発に重点を置いていることです。量子ハードウェアの開発だけに注力している他の研究機関とは異なり、CASの研究者は、量子コンピューティングを現実の問題で実用化するためのソフトウェアやアプリケーションの開発にも積極的に取り組んでいます。

また、CASを特徴づけるもう一つの要素は、世界中の他の主要な研究機関との協力関係です。CASは、カナダのウォータールー大学や中国の科学技術大学などの機関とパートナーシップを結び、量子コンピュータの研究をさらに進めています。このような連携により、研究者はアイデアやリソースを共有することができ、この分野のより早い進歩につながります。

中国政府は量子コンピュータの研究に数十億ドルを投資しており、CASはこの資金の大部分を受け取っています。この資金により、CASはこの分野で最も優秀な研究者を雇用し、最先端の機器を導入することができ、量子コンピュータ研究の迅速な進展につながっています。

中国科学技術大学(USTC)

USTCの量子コンピュータ研究は、世界でもトップクラスの水準にあります。実用化への強いこだわり、有力研究機関との連携、多額の資金援助により、量子コンピュータのハードウェア、ソフトウェア、アプリケーションの開発で大きな成果を上げています。量子コンピュータの実用化が進むにつれ、USTCの研究は様々な分野に大きな影響を与えることが予想され、今後の量子コンピュータのブレークスルーに注目すべき機関となっています。

USTCの量子コンピュータ研究について、注目すべきは以下の項目です。

USTCの量子コンピュータ研究は、超伝導量子ビットやイオントラップ量子ビットを含む量子コンピュータハードウェアの開発に重点を置いています。研究者たちは、より安定で正確、かつスケーラブルな量子ビットの開発で大きな進歩を遂げました。また、量子エラー訂正や量子テレポーテーションなど、いくつかの量子アルゴリズムやプロトコルを開発した。

USTCの研究者による最も大きな貢献の1つは、量子通信に関する研究です。研究者たちは、衛星ベースの量子通信や量子鍵配布システムなど、いくつかの量子通信技術を開発しました。これらの技術は、傍受が不可能な安全な通信路を実現する可能性を秘めています。

USTCのもう一つの研究分野は、量子機械学習です。これは、機械学習アルゴリズムの改善に量子コンピューティングを利用するものです。研究者たちは、画像や音声認識の精度を大幅に向上させる可能性のある量子機械学習アルゴリズムをいくつか開発しました。

ウォータールー大学

ウォータールー大学の量子コンピュータ研究は、世界でもトップクラスです。実用化への強いこだわり、産業界との連携、次世代の研究者育成の実績から、この分野でのリーディング機関となっています。

量子コンピュータの実用的なアプリケーションの開発に力を入れています。量子情報科学グループの研究者は、量子コンピュータを現実の問題で実用化できるようなソフトウェアやアプリケーションの開発に積極的に取り組んでいます。

ウォータールー大学を際立たせているもう一つの要因は、産業界との強力なパートナーシップです。同大学は、グーグルやマイクロソフトなど、複数の大手テクノロジー企業とパートナーシップを結んでいます。このようなパートナーシップにより、研究者は業界の専門家と緊密に連携し、研究を現実の問題に関連させることができるようになります。

最後に、ウォータールー大学の量子情報科学グループは、次世代の量子コンピューティング研究者を育成するための強力な実績を持っています。同グループの研究者は100人以上の大学院生と博士研究員を指導しており、その多くがこの分野の主要な研究者になっています。

まとめ

日本は量子コンピュータで世界5位の立ち位置にいます。

各国や機関の量子コンピュータに関する論文数を調査し、国際競争力を評価しました。調査の結果、アメリカ、中国、ドイツ、カナダ、イギリス、日本が量子コンピュータの研究開発に注力しており、アメリカが最も多くの論文を発表していることがわかりました。

ただし、論文数だけでは競争力を正確に評価することはできず、研究開発の質や成果を考慮する必要があります。

以下、民間企業での量子コンピュータ活用について調査した内容も参考ください。