激化する量子コンピューティングの競争

量子コンピュータの分野で、大きな論争が起きています。一方は専門家や研究者で、物理的、技術的な課題が大きすぎるという理由で、量子コンピュータが当面有益なものになるかどうか懐疑的なコメントを投げかけています。一方、量子コンピュータを扱う企業の起業家や投資家に言わせれば、量子コンピュータは以前から問題にはなっていないとコメントしています。彼らの立場からすれば、この分野で大きなブレークスルーと真の革命が達成されるのは時間の問題であり、協調的な努力の結果であると考えられています。そして、そのために大金を賭ける覚悟もあります。

何十年もの間、量子の研究開発のほとんどは学術機関や政府の研究機関によって行われてきましたが、近年、学術研究室から産業界へ移行するための措置が増加してきています。研究者や科学者が量子コンピューティング技術を開発する企業を設立したり、参加したり、この分野のスタートアップが目まぐるしく誕生しています。The Quantum Insiderによると、020年には9億ドルだったのに対し、2021年には、世界中の量子企業に32億ドルが投資されました。そして今年の第1四半期には約7億ドルが投資され、これは2015年から2019年までの同分野への投資を合わせたものと同程度の額になっています。この分野でのスタートアップの急増に加え、IBM、Amazon、Google、Microsoftといったテックジャイアントがこの分野に大きなリソースを投入し、専門家の採用も進めています。

近年、複数の量子企業に投資しているPitango Firstファンドのマネージングパートナー、Ayal Itzkovitz氏は、次のように述べています。「量子コンピューティング分野は長い間学術的だったが、大きな資金が産業に到達した瞬間にすべてが変わった。すべてがより速く前進しています。3年前には、そのようなコンピュータを作ることが完全に可能かどうか分からなかったとしたら、今では、古典的なコンピュータとは異なることができる量子コンピュータが登場することが既に分かっているのです。」

量子コンピュータは、量子論の原理に基づいており、通常のコンピュータよりも膨大な計算能力を提供することを目的としており、同時に膨大な数の計算を実行することができます。理論的には、現在の通常のスーパーコンピューターが何千年もかけて行っていることを、数秒、数分、数時間で行うことができるはずです。量子コンピュータは、ビットではなく、量子処理装置が作り出す「量子ビット」に基づいており、0か1の2進数に限定されず、その2つの組み合わせで構成されます。実用的な量子コンピュータができたとしても、どんなタスクにも使えるというわけではなく、例えばシミュレーションのような同時計算を必要とする特定の問題群に適しているという考え方です。化学、製薬、金融、エネルギー、符号化などの分野に関連するものでしょう。しかし、画期的な量子プロセッサーを開発しようと軍拡競争を繰り広げている人たちは、それでも構わないと思っています。

先駆者の一人であるIBMは最近、特に大きな127量子ビットのコンピューターを発表し、今後数年以内に1,000量子ビットのものを製造することを約束しています。2019年、グーグルは、通常のコンピューターが1万年かかる作業を3.5分でこなすコンピューターで、量子至上主義を主張しました。そして昨年5月、カリフォルニア州サンタバーバラに新たな量子センターを発表し、数十億ドルを投じて2029年までに100万量子ビットのコンピュータを構築する意向を示しました。

アマゾンもこの分野に参入し、研究者を採用し、最近カリフォルニア工科大学に新しい量子センターを立ち上げ、インテルやマイクロソフトもこのゲームに参入しています。アマゾン、マイクロソフト、グーグルは、自社内での開発に加え、クラウドコンピューティングサービスを通じて、研究者にアクティブな量子コンピュータへのアクセスを提供しています。一方で、量子コンピューティングを専門とする市場には、すでにかなりの金額を調達したり、上場している企業もいくつかあります。その代表格が米IonQ社（過去にGoogle、Amazon、Samsungから出資を受けた）で、昨年SPACによる合併を経て上場しています。また、シリコンバレーのRigetti ComputingもSPACによる合併で上場しています。また、Honeywell Quantum Solutions とCambridge Quantumの合併で生まれたQuantinuumもあります。さらに、Atom ComputingやQuEraといった中小企業が、独自の量子プロセッサを開発するために初期資金を調達し、スタートアップのエコシステムが成長しています。

イスラエルではここ数カ月で、量子プロセッサを開発しようとする国内初のスタートアップ2社が設立されました。これらはまだステルス段階にあります。1社はRehovotに拠点を置くQuantum Source社で、フォトニック量子コンピューティング・ソリューションの開発に向けて1500万ドルを調達しました。その技術はワイツマン科学研究所の研究に基づいており、イスラエルのプロセッサチップ分野の第一人者が率いています。2つ目はQuantum Art社で、幹部はイスラエルの防衛部門出身です。その技術もワイツマン研究所での研究がベースになっています。また、量子プロセッサの開発を目指すアーリーステージの企業は他にもあり、元インテルの社員が作ったものや、元防衛会社の人間が作ったものなどがあります。そして、量子技術ではないが、同様の性能を持つレーザー技術によるコンピュータの開発を目指すLightSolver社もあります。

しかし、いずれも技術的には初期段階であり、海外の有力企業は、研究開発用として数十量子ビットの小型量子コンピュータを積極的に作っているが、実用化には至っていません。それは、本当に優位性のある有効な量子コンピュータを開発するには、数百万量子ビットが必要だという感覚からです。これは大きな格差で、技術的に埋めるのは難しいでしょう。問題は、「今ここ」に投資すると、将来への投資が犠牲になることがあります。量子力学の企業はまだ比較的小さく、スタッフも限られています。また、アクティブなコンピュータを持っている場合、それを維持し、コミュニティや研究者の間でユーザーをサポートする必要があります。そのためには大きな努力と多額の資金が必要で、次世代の研究を犠牲にしてしまうかもしれません。すでに多くの量子コンピュータメーカーが、次世代開発だけに集中する小規模なスタートアップが先行しているのを見て、その作業を遅らせているのです。その結果、現世代の量子コンピュータを飛び越えて、何年もかかってでも、エラー検出と訂正が可能な数百万個の量子ビットを持つ有効なコンピュータを作ろうとする、まったく別のアプローチをとる企業も出てきています。

2016年、それを前提にカリフォルニア州パロアルトの企業「PsiQuantum」が設立されました。昨年、同社は30億ドルの企業評価額をもとに4億5000万ドルを調達し（一部はマイクロソフトとブラックロックから）、この分野の注目株、有望株のひとつとなりました。

Pitango fundのItzkovitzは、その初期投資家の一人です。「彼らは、数個の量子ビットを持つ小型コンピュータは遅れるから作らず、真の目標に向かってまっしぐらに進むと言っていた。PsiQuantumは、根本的に異なるパラダイムに賭けています。大手ハイテク企業を含め、アクティブコンピュータを構築している企業のほとんどは、特定の材料事項（例えば、超伝導体や捕捉イオンなど）に基づいた技術を選択している。これに対し、PsiQuantum社は、光と光学に基づくフォトニック量子コンピュータを構築している。このアプローチは、最近まで物理的に不可能と考えられていたものだ。技術的なリスクや大きな困難があるにもかかわらず、量子プロセッサーを構築している新興企業に数多く遭遇しています。この2週間で、イギリス、オランダ、フィンランド、アメリカ、カナダの12〜13社の量子ビットを作っている会社と話をしましたが、まるでこれが今世界のハイテク産業で最も人気のあることであるかのようでした。」と彼は説明します。その結果、これまで参入していなかったイスラエルや海外のベンチャーキャピタルファンドが、「競争に取り残されたくない」「量子分野に触れてみたい」という思いから、投資先を探しているケースもあるといいます。

通常のコンピュータ業界と同様、量子コンピュータもプロセッサを作るだけでは十分ではない。量子プロセッサーは非常に複雑なシステムであり、追加のハードウェア部品はもちろんのこと、ソフトウェアや支援アルゴリズムなど、その中核が効率的に機能し、現実世界で量子ビットの能力や可能性を活用できるようにするためのものを集めなければならないのである。そのため、量子プロセッサーメーカーが活躍するのと同時に、近年では、量子コンピューターのプロセッサーの肩の上に立つ「塔」のハードウェアとソフトウェアの層を彼らや顧客に提供しようとするスタートアップ企業の産業が拡大しています。

その好例が、2018年に設立され、これまでに7500万ドルを調達したイスラエルの「Quantum Machines」です。同社は、ハードウェアとソフトウェアからなる量子コンピュータの監視・制御システムを開発しました。同社によると、このシステムは量子プロセッサーの「頭脳」を構成し、量子プロセッサーの演算活動を良好に行い、その潜在能力を発揮させることを可能にします。また、市場にはこのような部品などを供給する企業もあり、コンピュータを作るのに必要な冷蔵庫まで含まれています。

これまでに挙げた企業に共通しているのは、プロセッサーであれ、それを取り巻く技術であれ、効率的な量子コンピュータを実現するための技術を構築していることです。同時に、もうひとつのタイプの企業も勢いを増しています。それは、将来的に開発者や企業が量子コンピューター用のアプリケーションを構築することを可能にする、量子ソフトウェアを開発するためのツールを開発する企業です。Classiqは、プログラマーが量子コンピューター用のソフトウェアを簡単に書けるようにするツールを開発したイスラエルの企業です。年初に3300万ドルを調達し、これまでに全部で4800万ドルを調達しています。シンガポールの競合企業であるHorizon Quantum Computingは、つい数日前に1200万ドルを調達したと発表しており、同様のソリューションを提供しています。

Classiq社の共同設立者兼CEOであるNir Minerbi氏は、次のように述べています。「現在、2つの軍拡競争が同時進行している。1つは、世界初の完全な機能を持つ量子コンピュータを作ること。多くのスタートアップや大手企業がこれに取り組んでおり、その市場は今、ピークを迎えています。2つ目は、量子上で動作し、これらの企業に貢献できるアプリケーションやソフトウェアを作るレースです。この分野は、現在、最初の一歩を踏み出したばかりで、いつゴールに到達するのかわからない。」