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。
今回はその中でも冷却中性原子方式について抜粋してお届けする。
Photo: Adobe Stock
技術の発展で増す“存在感”
超伝導量子ビット、イオントラップの2方式がリードするなか、2023年になって急に存在感を示したのが、冷却中性原子方式である。
以前紹介したイオントラップ方式と同様、真空状態のなかで原子を捕まえて、それを量子ビットとして使っている。
ただ、イオントラップ方式とは異なるのは、電気的に中性の原子を光によって捕まえている点だ。
実はこの方式は、数千原子といった大規模な量子ビットを捕まえることができるという実績がある。
もともと、光格子というレーザーで人工的に作られた格子で原子を一つひとつ捕獲し、原子を電子に見立てて物質をシミュレーションする「量子シミュレーション」や、原子の共鳴する周波数を利用して精密に時間を計測する「光格子時計」として冷却中性原子技術が開発されてきた。
光ピンセットを用いた原子一つひとつの移動や、その状態を測定できる量子気体顕微鏡などの実現によって、冷却中性原子方式がここ数年急速に発展している。
世界も日本も大注目
冷却中性原子方式はアメリカのスタートアップであるクエラコンピューティング社（QuEra Computing）とハーバード大学・マサチューセッツ工科大学連合が、280量子ビットの量子コンピュータによるデモンストレーションを発表したことで、一気に量子コンピュータ開発方式の先頭集団に加わった。
日本では産業技術総合研究所にある、量子・AI融合技術ビジネス開発グローバル研究センター（G-QuAT）が、クエラコンピューティング社の量子コンピュータを65億円で購入し、2025年度中に稼働させる予定である。
他にも、フランスのパスカル社（Pasqal）、ドイツのプランク社（planqc）、アメリカのアトム・コンピューティング社（Atom Computing）、コロラド大学発のインフレクション社（Infleqtion）など、イオントラップ方式と同様、多数のスタートアップが立ち上がっている。
日本からは、原子と光の結合の開発を強みとするナノファイバー・クオンタム・テクノロジーズ（NanoQT）が早稲田大学から2022年に起業している。
また、最近では2025年4月に分子科学研究所と京都大学のグループが、冷却中性原子方式の量子コンピュータ開発を目指すヤクモ社（Yaqumo）を立ち上げた。
冷却中性原子方式がどう発展していくのか、大変楽しみである。
（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。
新刊書籍のご案内
『教養としての量子コンピュータ』藤井啓祐 著
★売れてます！ 重版続々！！★
★Amazonランキング「暗号理論」1位！（2025/11/15-11/28）★★
★丸善丸の内本店ノンフィクション週間ベストセラー3週連続1位！★
最前線研究者の知見を活かし、量子コンピュータについて余すことなく面白く伝える一冊！
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！」
