量子コンピューティングは急速に発展している分野で、私たちの情報処理方法に革命をもたらす可能性を秘めていますが、量子コンピューターが実用化され、広く普及するまでには、数年から数十年かかるかもしれません。
しかし、量子コンピューターが様々な産業に与える潜在的な影響は大きいと考えられます。
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米国株の量子コンピューター銘柄4選
米国株の量子コンピューター銘柄は４つあります。
IonQ (IONQ) ：量子コンピューティングのリーダー。
Rigetti Computing (RGTI) ：フルスタック量子コンピューティングのパイオニア。
D-Wave Systems (QBTS) ：世界で唯一アニーリング量子コンピューティングを提供する企業。
Arqit Quantum (ARQQ) ：衛星経由で量子暗号化サービスを提供する企業。
IonQ (IONQ)
IonQは量子コンピューティング・システムを開発する企業です。以下がIonQの概要です。
- メリーランド大学とデューク大学のイオントラップ量子コンピューティングに関する研究成果を商業化するために2016年に設立された。
- 本社は米国メリーランド州カレッジパークにある。
- 従業員数は202（2023年時点）
- 量子コンピューティングハードウェア開発のリーディングカンパニーである。
- 量子ビットのノイズによるエラーを自動修正できる高精度「エラー・トレラント量子コンピューター」を開発した。
- グーグルの親会社アルファベットやアマゾン・ドット・コムなどの企業とパートナーシップを結んでいる。
- 量子コンピューティング技術は、マイクロソフトが提供するAzure Quantumプラットフォームで利用できる。
- 最新の量子コンピュータIonQ Ariaが、アルゴリズム量子ビット（AQ）ベンチマークに基づき、業界で最も強力な量子コンピュータであることを発表した。
Rigetti Computing (RGTI)
Rigetti Computingは、フルスタックの量子コンピューティングサービスを提供する企業です。以下がリゲッティ・コンピューティングの概要です。
- 2013年に設立され、米国カリフォルニア州バークレーに本社を置く。
- 従業員数は144（2023年時点）
- Rigetti Quantum Cloud Servicesプラットフォームを通じて、グローバル企業、政府機関、研究機関の顧客にフルスタックの量子コンピューティングサービスを提供
- ハイブリッド量子クラシカルコンピューティングのパイオニア
- IBMやCERNなどの企業とパートナーシップを結んでいる
- 35量子ビットを持つAspenと呼ばれる量子コンピュータを開発した
- 8量子ビットの量子コンピュータ「アガベ」も開発した
- 128量子ビットの量子コンピューターを開発中であると発表している
D-Wave Systems (QBTS)
D-Wave Quantum Inc. (QBTS) は、量子コンピューティングシステム、ソフトウェア、サービスを開発・提供する企業です。以下は、D-Wave Quantum Inc.の概要です。
- 2013年に設立され、本社はカナダのバーナビーにある。
- 従業員数は215（2023年時点）
- QCaaS（Quantum Computing as a Service）製品という形で、同社の量子コンピューティング・システムへのアクセスをクラウド経由で顧客に提供し、量子コンピューティング・アプリケーションの特定と実装に関する顧客支援などのプロフェッショナル・サービスを提供している。
- 量子コンピューティング・システム、ソフトウェア、サービスの開発と提供におけるリーダー
- 現実のビジネス課題を解決し、量子ROIを実証する唯一の量子コンピューティング企業です。
- Advantageと呼ばれる第5世代の量子コンピュータを開発しました。
- Advantage、ハイブリッドソルバー、Oceanソフトウェア開発キット、ライブコード、デモ、学習リソース、活気ある開発者コミュニティへのアクセスだけでなく、ライブ量子コンピューターへのリアルタイムアクセスを提供するLeapと呼ばれるクラウドベースのサービスを提供している。
- ロジスティクス、ポートフォリオ最適化、創薬、材料科学、スケジューリング、障害検出、交通渋滞、サプライチェーン管理など、多様な問題に対応する量子コンピューティング・システムを開発している。
Arqit Quantum (ARQQ)
Arqit Quantum Inc. (ARQQ)は、衛星および地上プラットフォームを通じてサイバーセキュリティサービスを提供する企業です。以下がArqit Quantumの概要です。
- 2013年に設立され、本社は英国
- 従業員数は145（2023年時点）
- 独自の量子暗号化Platform-as-a-Serviceを提供し、あらゆるネットワーク機器の通信リンクを現在および将来の攻撃形態に対して安全にします。
- Arqit Quantumの製品はQuantumCloudで、クラウドベースのSymmetric Key Agreement Platform as a Service
- 住友商事やBTなどの企業と提携している。
- 人工衛星を使って暗号鍵を配布する量子鍵配布（QKD）システムを開発している。
- Centricus Acquisition Corp.という特別目的買収会社（SPAC）と合併し、上場会社になる計画を発表した。
量子コンピューター関連米国株
AMZN
Amazonは、D-Wave、IonQ、Rigettiの4社のパートナーを通じて、Amazon Braketプラットフォームを提供しています。このプラットフォームは、クラウドベースのサービスを通じて、様々な量子コンピューティング技術へのアクセスを可能にしています。顧客はこのプラットフォームを使用して、実験的に量子コンピュータを活用したり、高性能の古典コンピューティングと組み合わせて計算集約的な研究を行ったりすることができます。
さらに、Amazon QLDB（Quantum Ledger Database）は、革新的なアプリケーションを構築するために利用されています。2024年現在12社との提携があり、アクセンチュア、Liberty Mutual、VeriDoc Globalなどがその一例です。
| Partner | Quantum Computing Technology |
|---|---|
| D-Wave | アニーリング量子コンピュータ、量子／古典ハイブリッドソリューションを含む量子コンピューティングシステム、ソフトウェア、サービス |
| IonQ | 電離イッテルビウム原子を用いたゲートベースの万能マシンであるトラップイオン量子コンピュータ |
| Rigetti | 超伝導量子ビットをベースとしたゲートベースのユニバーサル量子プロセッサー |
| Oxford Quantum Circuits (OQC) | 独自の「コアクスモン」技術で構築された超伝導量子ビットに基づく、ゲートベースのユニバーサル量子コンピュータ |
| QuEra | リュードベリ原子量子ビットに基づく量子コンピュータ。これは、レーザー光を用いてトラップされ操作される個々のルビジウム原子の内部状態を利用する。 |
IBM
IBMの量子ネットワークには、250を超えるフォーチュン500企業、大学、研究所、新興企業が参加しており、独占ミーティングや厳選されたチャネルへのアクセスが可能です。IBM Q Networkは、世界的な量子コンピューティングを推進するイニシアチブで、100以上の組織が参加しています。
参加組織には、アンセム、デルタ航空、ゴールドマン・サックス、ウェルズ・ファーゴ、ウッドサイド・エナジー、ロスアラモス国立研究所、スタンフォード大学、ジョージア工科大学、AIQTech、Beit、Quantum Machines、Tradeteqなどがいます。
このネットワークは、ユーザー、実装者、メーカーが一堂に会し、量子コンピューティングの分野での実現可能性と必要な行動について協議することを目的としています。
GOOGL
グーグルは、量子コンピューティングの分野でQSimulate、IonQ、AQT、Pasqalなどの新興企業と提携しています。
また、シカゴ大学および東京大学との協力により、フォールト・トレラントな量子コンピューターの開発を加速し、研究イニシアチブを支援するために、10年間で最大1億ドルを拠出することを約束しています。
2023年時点で、グーグルの量子AIの研究者たちは、量子ビットの増加によって量子コンピューティングのエラーを減らし、複数の物理量子ビットを1つの論理量子ビットとして扱うように移行し、性能を向上させるという注目すべきマイルストーンを達成したと発表しています。
MSFT
マイクロソフトは、パブリック・クラウド量子コンピューティング・エコシステムの主要な競争相手であり、Azureプラットフォームを介してアクセス可能な様々なソリューション、ソフトウェア、ハードウェアを提供しています。1975年に設立されたマイクロソフトは、2017年に量子コンピューティング・プログラミング言語「Q#」を発表しました。
量子研究は、QuArCチームによる量子回路構築の複雑さの探求から始まり、その後の量子プロジェクトでは透明性を重視し、開発キットをオープンソース化しました。
2023年には、Azure Quantum ElementsとAzure QuantumのCopilotが発表され、マイクロソフトは量子スーパーコンピューターのロードマップを発表しました。
SMCI
スーパーマイクロコンピュータ社（SMCI）は、Quantum Corporationと協力し、量子技術に関連するソリューションを提供しています。
同社はオブジェクト・ストレージ・ソリューションを提供し、顧客がスケーラブルでソフトウェア定義のオブジェクト・ストレージ・ソフトウェアを購入し、大量の非構造化データを管理して収益化できるよう支援しています。
また、スーパーマイクロコンピュータの高性能サーバーとストレージソリューションは、量子コンピューティングにおいて重要なデータ処理に寄与し、AIと機械学習の生成処理にも有益です。
したがって、SMCIの製品と協力は、量子テクノロジー・エコシステムにおける重要なプレーヤーとして位置づけられます。
BIDU
バイドゥは中国の企業で、量子コンピューティング・ソフトウェアと情報技術の実用化に焦点を当てた研究所「Baidu Quantum Computing Institute」を立ち上げています。
このイニシアチブは、ドゥアン・ルンヤオ教授の指導の下で進められており、彼は以前シドニー工科大学の量子ソフトウェア・情報センターの所長を務めていました。バイドゥのビジョンは、AIやMLを含む多様な分野での量子技術の統合を包括しています。
バイドゥは、Liang Xiと呼ばれる量子ハードウェア・ソフトウェア統合ソリューションを開発し、Qian Shiや他社製の量子コンピューターとシームレスにインターフェースできるようにしました。これには、中国科学院が開発した10量子ビットの超伝導量子デバイスとトラップイオン量子デバイスが含まれます。
2022年には、バイドゥはカプラーを搭載した36量子ビットの超伝導量子チップを設計し、有望なシミュレーション結果を示しました。
2022年後半の「Baidu Create」で、バイドゥは量子コンピューティング戦略「QIAN」を発表し、量子基礎研究から応用までを対象としています。この戦略を通じて、バイドゥは量子技術を様々な産業に導入し、身近なシナリオを実現することを目指しています。
BABA
アリババグループのクラウドコンピューティング子会社は、中国科学院と共同でアリババ量子コンピューティング研究所を上海に開設しました。アリババは、量子コンピューティング分野でのオープンソース構想の推進に力を入れており、ヤオユン・シーが率いる量子ラボはAlibaba Cloud Quantum Development Platform（ACQDP）を含む複数のイニシアチブを展開していました。
2023年6月、アリババ・クラウド・テクノロジーは、クラウド・コンピューティング・インフラの開発に関する記事を公開し、研究開発に焦点を当てた戦略を打ち出しました。
しかし、11月にはアリババの量子研究所が閉鎖され、20数名の従業員が解雇されました。この閉鎖については、アリババの財務上の課題や量子テクノロジー業界全体の問題など、専門家の間で憶測が広がっています。
量子コンピューターの将来性について
このセクションでは、検索結果に基づく量子コンピューティングの潜在的な利点と課題を紹介します。プロコンの要点をまとめると次のようになります。
- 量子コンピュータは、現在のところ古典的なコンピュータでは解決不可能な複雑な問題を解決できる可能性がある。
- 量子コンピュータは、古典コンピュータよりもはるかに高速に特定の計算を実行することができます。
- 量子コンピュータは、化学反応や物質などの複雑なシステムをシミュレートすることができ、新薬や新素材の開発を加速することができる。
- 量子コンピュータは、通信やデータ暗号化の安全性を向上させることができる。
- 量子コンピュータはまだ開発の初期段階にあり、広く利用できる段階にはない。
- 量子コンピュータは特殊なハードウェアとソフトウェアを必要とし、その構築と維持は高価で困難である。
- 量子コンピュータはノイズやエラーの影響を受けやすく，計算の精度に影響を及ぼす可能性がある．
- 量子コンピュータは、古典コンピューティングとは異なる新しいプログラミングパラダイムを必要とする。
まとめると、量子コンピュータは大きな利点をもたらす可能性を秘めている一方で、主流技術となる前に解決すべき大きな課題も存在します。
量子コンピューターの従来のコンピューターと比べたときの利点
古典的コンピューティングと比較した量子コンピューティングの利点をいくつか紹介します。
スピード
量子コンピュータは、古典コンピュータよりもはるかに高速に特定の計算を実行することができます。これは、古典コンピュータが一度に1つの計算しか実行できないのに対し、量子コンピュータは同時に多くの計算を実行できるためである。
効率
量子コンピュータは、古典コンピュータよりも少ない計算ステップで特定の問題を解くことができる。
つまり、量子コンピュータは古典コンピュータでは解決不可能な問題を解決できる可能性がある。
シミュレーション
量子コンピュータは、化学反応や物質などの複雑な系をシミュレートできるため、新薬や新素材の開発を加速することができる。
セキュリティ
量子コンピュータは、通信やデータ暗号化のセキュリティを向上させることができる。
量子暗号は量子力学の法則に基づいているため、古典暗号よりも高いレベルのセキュリティを提供できる。
並列性
量子コンピュータは同時に多くの計算を行うことができるため、最適化問題や機械学習に応用できる。
量子コンピューターの実用化に向けた研究はどのような分野で進められているのか？
量子コンピューティングの研究は、課題を克服し実用化するために様々な分野で行われている。ここでは、検索結果をもとに量子コンピューティングの研究が行われている分野を紹介します。
ハードウェアの開発
超伝導量子ビット、イオントラップ、ダイヤモンド型量子コンピュータなど、量子コンピュータに特化したハードウェアの開発が行われている。
エラー訂正
量子コンピューティングの精度を向上させるため、エラー訂正技術を開発する研究が行われている。
アルゴリズム開発
量子コンピューティングのための新しいアルゴリズムやプログラミングパラダイムを開発する研究が行われている。
応用
暗号、創薬、最適化、機械学習、気候モデリング、金融モデリングなど、さまざまな分野で量子コンピューティングの応用の可能性を探る研究が行われている。
量子コンピューティングはまだ開発の初期段階にあり、、研究者や企業は課題を克服し、量子コンピューティングの実現に向けて積極的に取り組んでいるようです。
量子コンピューターが応用されることで、どのような業界で最も大きな変革が起こる可能性があるのか？
量子コンピュータの開発に成功し、実用化されれば、さまざまな分野で応用されると考えられる、量子コンピューターの応用可能性をいくつか紹介します。
暗号技術
暗号技術：量子コンピュータは、現在データの安全性を確保するために使われている暗号化手法の多くを破ることができるが、より安全な新しい暗号化手法の開発にも利用できる。これはサイバーセキュリティ業界に大きな影響を与える可能性がある。
創薬
量子コンピューティングは複雑な化学反応や物質をシミュレートできるため、新薬や新素材の開発を加速させることができる。これは製薬業界に大きな影響を与える可能性がある。
最適化
量子コンピューティングは、古典的なコンピュータよりもはるかに高速に最適化問題を解くことができるため、ロジスティクス、スケジューリング、財務モデリングに応用できる。これは、運輸業界や金融業界に大きな影響を与える可能性がある。
機械学習
量子コンピュータは、従来のコンピュータよりもはるかに高速に機械学習モデルを学習させることができ、画像認識や音声認識、自然言語処理、その他のAIアプリケーションに応用することができる。これはテクノロジー産業やヘルスケア産業に大きな影響を与える可能性がある。
気候モデリング
量子コンピューティングは、地球の気候のような複雑なシステムをシミュレートできるため、気候変動に対する理解を深め、より正確な気候モデルを開発するのに役立つ。これはエネルギー産業や環境産業に大きな影響を与える可能性がある。
金融モデリング
量子コンピュータは、より正確な金融モデルを開発し、リスク管理を改善するために利用できる。
サプライチェーン管理
量子コンピュータは、大量のデータを分析し、非効率性を特定することで、サプライチェーン管理を最適化することができる。
注意しなければならないのは、これらは量子コンピューターの潜在的な応用例の一部に過ぎず、この技術はまだ開発の初期段階にあるということです。
量子コンピューターの実用化の課題
量子コンピューティングが実用化されるために克服すべき課題は次のような点があげられます。
技術的課題
量子コンピュータは、特殊なハードウェアとソフトウェアを必要とし、その構築と維持は高価で困難である。量子コンピュータの基本的な構成要素である量子ビットは、ノイズやエラーの影響を受けやすく、計算の精度に影響を与える可能性がある。
確立された技術がまだない
量子コンピュータを実現する技術はまだ確立されておらず、期待される計算能力も達成されていない。
プログラミングの課題
量子コンピュータは、古典的なコンピューティングとは異なる新しいプログラミングパラダイムを必要とする。量子コンピュータのプログラミングには、線形代数、量子力学、量子情報理論の専門知識が必要である。
セキュリティ上の課題
量子コンピュータは、現在データのセキュリティ確保に使われている暗号化手法の多くを破ることができるため、セキュリティ上のリスクが生じる可能性がある。
量子コンピュータが実用化されるためには、これらの課題を克服する必要がありますが、研究者や企業はこれらの課題に積極的に取り組んでおり、進展が見られつつあります。
量子コンピューターの実用化に向けた課題を克服するために、どのような支援体制が必要なのか？
量子コンピュータの実用化に向けた課題を克服するためには、以下のような支援体制が必要だと考えられます。適切なサポートシステムがあれば、量子コンピュータの実現に向けて前進することができます。
政府の支援
政府は、量子コンピューティング技術の研究開発を支援するための資金や資源を提供することができる。また、量子コンピューティングの開発と導入を促進するための政策や規制を設けることもできる。
産学連携
産業界は資金やリソースを提供し、学術界は専門知識や研究能力を提供すること量子コンピューティング技術の開発を加速させることができる。
人材育成
量子コンピューティングの開発と普及には、熟練した人材の育成が不可欠である。これには、量子力学、量子情報理論、線形代数の専門知識を持つ研究者、エンジニア、プログラマーの育成が含まれる。
インフラの整備
量子コンピューティングの発展と普及には、量子コンピューティング施設やネットワークなどの専門的なインフラ整備が必要である。
国際協力
国際協力は、量子コンピューティング技術の開発と普及を加速するのに役立つ。. これには、知識、資源、専門知識を国境を越えて共有することも含まれる。
量子コンピューティングの実用化に向けて進められている研究分野
量子コンピューティングの実用化に向けて進められている研究分野をいくつか紹介します。
ハードウェアの開発
超伝導量子ビット、イオントラップ、ダイヤモンドベースの量子コンピューターなど、量子コンピューターに特化したハードウェアを開発するための研究が行われている。
エラー訂正
量子コンピューティングの精度を向上させるため、エラー訂正技術の開発が進められている。
アルゴリズム開発
量子コンピューティングのための新しいアルゴリズムやプログラミングパラダイムを開発するための研究が行われている。
材料科学
トポロジカル絶縁体など、量子コンピューティングに使用できる新しい材料を開発するための研究が行われている。
人材育成
量子コンピューティングの開発と普及には、熟練した人材の育成が不可欠である。
これには、量子力学、量子情報理論、線形代数の専門知識を持つ研究者、エンジニア、プログラマーの育成が含まれる。
量子コンピューターの実用化に向けた研究で、どのような誤り耐性の技術が開発されているのか？
以下の点で、研究者や企業は、量子コンピューティングの実現に向けて、エラー訂正技術の開発やその他の課題の克服に積極的に取り組んでいるようです。、量子コンピューティングの精度を向上させるために開発されているエラー訂正技術をいくつか紹介します。
ハイブリッドエラー訂正／抑制
NTTグループは、環境ノイズによる量子ビットの誤り率を低減するために、ハイブリッド誤り訂正/抑制技術を提案している。この技術では、2つの異なる誤り訂正方法を組み合わせることで、高い精度を実現している。
自動エラー訂正
NECと日立製作所は、量子ビットのノイズによる誤りを自動的に訂正する高精度な「エラートレラント量子コンピュータ」の開発を進めている。
安定した量子ビット生成
量子コンピュータの大規模化・実用化には、安定した量子ビットの生成が必要である。安定した量子ビットを生成する技術の開発が進められている。
