量子コンピュータが私たちの未来を変える日は実はすぐそこまで来ている。
『教養としての量子コンピュータ』では、最前線で研究を牽引する大阪大学教授の藤井啓祐氏が、物理学、情報科学、ビジネスの視点から、量子コンピュータをわかりやすく、かつ面白く伝えている。
そんな量子コンピュータの実現方法は大きく分けて、超伝導量子ビット方式、イオントラップ方式、冷却中性原子方式、半導体量子ビット方式、光方式の5つがある。
今回はその中でもイオントラップ方式について抜粋してお届けする。
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イオントラップ方式とは？
超伝導量子ビット方式の次に研究者が多い方式が、イオントラップ方式である。
イオントラップは、真空のなかで、電気の力を利用してイオンを捕まえる技術だ。
捕まえたイオンで量子ビットを作り、そこにレーザーを照射することで計算を行う。
このイオンは、数日間捕まえておくことができる。
イオントラップ方式は量子ビットの数は少ないものの、超伝導量子ビット方式とは異なり、量子ビットそのものを移動させられる利点がある。
また、イオントラップ技術は精密な時計、時間標準技術として古くから研究されてきた経緯があり、計算の精度の高さにも定評がある。
スタートアップが牽引している
原子やレーザーといったこれまでのコンピュータとはまったく異なる量子的なアプローチを採用しているため、新鋭のスタートアップが分野を牽引しているのも特徴的だ。
イオントラップ方式の量子コンピュータを開発しているアメリカのイオンキュー社（IonQ）は、2021年にニューヨーク証券取引所に上場した。
また、2024年にはアメリカ空軍と量子ネットワークを導入する5400万ドル（約80億円）の契約を結び、量子ネットワークを専門とするキュービテック社（Qubitekk）を買収した。
さらに、量子暗号の老舗企業であるスイスのアイディー・クアンティーク社（ID Quantique）も2025年に2億5000万ドルで買収すると発表し、順調に開発を進めている。
最近では、イギリスのイオントラップ型量子コンピュータのスタートアップ、オックスフォード・イオニクス社（Oxford Ionics）を約11億ドル（約1700億円）で買収することで合意したと発表している。
また、世界を代表する精密機器メーカーであるアメリカのハネウェル社（Honeywell）の量子ソリューション部門も、イオントラップ方式の量子コンピュータの開発に取り組んできた。
2021年、ソフトウエアを主に開発するイギリスのスタートアップのケンブリッジ・クオンタム・コンピューティング社（Cambridge Quantum Computing）と合併し、クオンティニュアム社（Quantinuum）を設立した。
同社は、評価額100億ドル（約1.5兆円）を目指して上場を検討していると報道されている。
クオンティニュアム社は、イオントラップ方式では最大規模の五六量子ビットの量子コンピュータの開発に成功した。
日本では2025年2月、理研に同社の量子コンピュータ「黎明」が設置された。
イオントラップ方式の“弱点”
イオントラップ方式の弱点は、一箇所に捕獲できるイオンの数、つまり量子ビットの数には限界があることだ。
100量子ビットを超えた大規模な量子コンピュータを実現するには、量子ビットを拡張できる仕組みを何らかの方法で確保する必要がある。
いまは、別の場所で捕えたイオンを量子の性質を保ったまま移動させるシャトル方式や、光など別の手段を使って複数の装置をつなぐ分散型の方法などが検討されている。
イオンキュー社が量子ネットワークを強みとするキュービテック社を買収した理由もここにあるのかもしれない。
（本稿は『教養としての量子コンピュータ』から一部抜粋・編集したものです。）
量子コンピュータは「単なる速い計算機」ではない――著者より
皆さんは「量子」あるいは「量子コンピュータ」という言葉を聞いて、どのようなイメージを持つだろうか。
「何か不思議でよくわからないもの」「小さくて難しそうなもの」といった印象を持つ人もいれば、最近では「ビジネスにつながりそう」と感じている人もいるかもしれない。
量子関係のニュースが出ると乱高下する「量子銘柄」なる企業の株もあるそうだ。
あるいは、残念ながらテレパシーや死後の世界など、精神世界の崇高なキーワードとして「量子」が語られることもある。
なぜ「量子」にはこれほど多種多様なイメージがまとわりつくのだろう。
それは、量子が日常的に見たり触れたりできる「古典的な世界」とは異なる、私たちの直感を超え、想像力を必要とする「概念的な世界」とつながっているからかもしれない。
これが「量子」の持つ不思議な魅力や技術の可能性の根源でもあり、また同時に、そのわかりにくさの理由にもなっている。
量子コンピュータはこれから世界をどう変えるのか?
正直にいうと、私たち研究者にもまだはっきりとはわからない。
それが知りたくて量子コンピュータの研究をしている。
一九五〇年代の科学者たちが、将来コンピュータが人類全体のコミュニケーションや経済の基盤になるとは想像できなかったように、量子コンピュータが何をもたらすかも、これから形づくられていくものだ。
しかし、確かなのは「何かすごいことが起きそうだ」という予感である。
そして、そうした予感を信じて手を動かし続けた人たちが、現代のインターネットや生成AIを作ってきた。
本書では、量子力学誕生から百年にわたる歩みと、そこから生まれた量子コンピュータの全体像、そして未来に向けた応用までを、わかりやすく、かつ読者の好奇心を刺激するような知的な冒険の軌跡として紹介していく。
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2025年は「量子力学誕生100年」の記念の年だ。
そんな今、量子コンピュータが私たちの日常を変える日は、実はすぐそこまで迫っている。
だからこそ、量子コンピュータについて知ることには大きな意味がある。
単なる専門技術ではなく、これからの世界を理解し、自らの立場でどう関わるかを考えるための「新しい教養」を身につけよう。
西成活裕氏（東京大学教授）
「最先端の研究開発競争やビジネス現場も垣間見ることができる最高の入門書だ」
橘玲氏（作家）
「私のような門外漢にも、すべてが変わることがよくわかった。楽しみでもあるし、怖くもある」
橋本幸士氏（京都大学教授）
「世界を研究で先導する藤井氏の情熱あふれる本書は、物質情報の世界をゲームを解くように教えてくれる。量子の研究は知的冒険だ！」
