富士通は、実用的な量子計算の実現に向けた研究開発を開始すると発表。2030年度に1万物理量子ビット超の超伝導量子コンピューターを構築予定で、「Made in Japanの大規模量子コンピューター」をめざすとしている。

この超伝導量子コンピューターは250論理量子ビットで動作予定。同社が開発する初期段階のFTQC(early-FTQC)のアーキテクチャである「STARアーキテクチャ」を使い、材料物性などの分野において実用的量子計算の実現をめざしており、各技術領域において大規模化技術を開発していく。

同事業はNEDO公募「量子コンピュータの産業化に向けた開発の加速」に採択されており、産業技術総合研究所と理化学研究所との共同研究を通じて推進し、事業期間は2027年度まで予定している。

なおFTQC(Fault-Tolerant Quantum Computer)は、量子コンピューターの計算中に発生するエラーを訂正する機能を備えた“誤り耐性量子コンピューター”のこと。early-FTQCはその前段階として、物理量子ビット数が数千から数万程度の量子コンピューターを指す。

2030年度の1万物理量子ビット超の超伝導量子コンピュータ実現に向け、同事業では以下の大規模化技術の開発を行い、設計指針の確立をめざす。

  • 高スループット・高精度量子ビット製造技術の開発
    超伝導量子ビットの核となるジョセフソン接合は微細な素子であり、その寸法は、量子ビットの固有周波数と相関を持つ。量子ビットの周波数ばらつきを抑制するために、本素子の製造精度の向上に取り組む
  • チップ間インターコネクト技術の開発
    複数の量子ビットチップを接続することで量子コンピュータを大規模化する技術を開発。具体的には、チップを相互に接続する配線・実装技術などに取り組む
  • 高密度実装・低コスト量子ビット制御技術の開発
    超伝導量子コンピュータでは、量子ビットデバイスを極低温に冷却するための希釈冷凍機が必要となる。希釈冷凍機内部の部品点数や発熱量を削減するために、読み出し信号を周波数多重化する技術や極低温で動作する増幅器などを開発する
  • 量子エラー訂正向けデコーディング技術の開発
    FTQCの実現には、大量の量子ビット制御器機から測定結果を集約しエラー箇所を推定するデコーディング技術が欠かせない。同技術を確立するためのシステム設計に取り組む

2030年度以降は、超伝導・ダイヤモンドスピンの接続、2035年度には複数量子ビットチップのリモート接続を視野に入れ、1,000論理量子ビットまで増強。今後も、量子コンピュータの実用化および産業化に向けた試みを多層的に進めていく。

富士通の執行役員副社長 CTOで、システムプラットフォーム担当であるヴィヴェック マハジャン氏は、「これまで世界最先端の共同研究先とともに、ソフトウェアからハードウェアまでの幅広い領域でフロントランナーとして量子コンピュータの研究開発に取り組んできた。今回採択された本事業を最大限活用し、Made in Japanの大規模量子コンピュータを構築。量子コンピューティング市場の早期立ち上げをリードする」とコメント。

さらに、同社開発のダイヤモンドスピン方式との接続にも取り組むとともに、「富岳NEXT」向けに適用するArmベース次世代プロセッサ「FUJITSU-MONAKA」シリーズを搭載したシステムとも連携する、最先端の量子HPCハイブリッドプラットフォームの提供も掲げている。