米国エネルギー省、2.15億ドルの量子コンピュータ竞赛を開始　誤り耐性技術の発展を促進

米国エネルギー省（DOE）は、従来の計算の範囲を超える科学的な課題を解決できる誤り耐性量子コンピュータの開発を加速するため、最大2.15億ドルの資金を提供する竞赛を開始した。この量子ジェネシス竞赛（Quantum Genesis Q Competition）は、民間企業から提案を募集し、少なくとも100個の論理量子ビットを備え、数億回規模の誤り耐性演算を実行できる、科学的に有用な量子コンピュータの構築と展開を目指すものである。同省が9月17日にこの計画を発表した。

脆弱な量子ビットから有用な量子コンピュータへ――今日の量子コンピュータは物理的な量子ビットで構成されており、ノイズや欠陥によって生じる誤りに対して極めて敏感である。誤り耐性量子計算は、情報を複数の物理量子ビットに符号化し、より信頼性の高い論理量子ビットを生成するとともに、単一の誤りが発生しても計算を継続できる誤り訂正技術を用いることで、この問題の克服を目指す。こうした点が、エネルギー省の目標を重要なものにしている。竞赛が重視するのは、コンピュータ内の物理量子ビットの数だけでなく、少なくとも100個の論理量子ビットを備え、有用な計算を実証できるシステムである。

誤り耐性量子計算の重要性

DOEによれば、これらのシステムは数億回規模の誤り耐性演算を実行できることが求められ、化学、材料科学、物理学、应用数学などの分野における応用を示す必要がある。この目標は、6月に発表されたDOEのより広範な量子ジェネシス計画に基づくもので、2028年までに科学的に有用な誤り耐性量子計算能力を開発・展開することを目指している。

竞赛の賞金構造

竞赛は2つの段階に分かれる。第1段階では、初期の開発マイルストーンに対し、受賞者ごとに最大150万ドルの固定賞金が提供される。第2階段では、より大規模な成果連動型の賞金構造が導入される。少なくとも100個の論理量子ビットを備えた第1世代の科学的に有用な量子コンピュータを実証した參加者の間で、1億ドルの賞金プールが分配される。さらに、150個および200個の論理量子ビットを備えたシステムを実証した參加者向けに、それぞれ5000万ドルの賞金プールも用意されている。同省によれば、計画総額は最大2.15億ドルで、そのうち2026会計年度の資金として250万ドルが含まれており、今後数年間の資金は議会の歳出割り当てに依存する。

応募は民間企業に開放されており、最終提出期限は2026年10月19日である。DOEは9月25日に、潜在的な応募者向けに情報ウェブセミナーを開催する予定である。

同省はまた、国家研究所向けに、独立した4500万ドルの量子高性能計算検証・試験研究所を設立している。この試験プラットフォームは、物理ハードウェア、量子ゲートから論理アーキテクチャ、アルゴリズム、古典制御システムに至るまで、量子計算システムのさまざまな部分を独立に特性評価・検証するために必要なツールを提供することを目的としている。同省は、このインフラが量子ジェネシス竞赛を支援するとともに、量子計算を同省の既存の高性能計算基盤と結びつけるのに役立つと述べている。この研究所計画にも、2026会計年度の資金として1400万ドルが含まれている。

量子ジェネシス計画は、先進計算、人工知能、量子技術を組み合わせて科学的な発見を加速することを目的としている。DOEが先に発表した量子ジェネシスに関する発表では、量子システムを同省の既存のスーパーコンピュータや将来のポストスーパーコンピュータ基盤と統合することが最終目標として掲げられている。しかし、現在の課題は、科学者が関心を持つ問題に対し、実験室のベンチマークを超える大量の信頼性の高い演算を実行できる誤り耐性システムを実証することである。量子ジェネシス竞赛はこの能力を検証することを目指している。

量子計算技術の将来の課題

量子計算の発展は複数の課題に直面しており、中でも誤り耐性技術が鍵となる。現在の量子ビットは環境ノイズに敏感であり、それが実用化を制約している。米国エネルギー省の竞赛は資金支援を提供するだけでなく、民間企業の參加を促進し、これにより量子計算技術の進歩を加速させる。量子高性能計算検証研究所の設立を通じて、DOEは量子計算の信頼性を高め、それを既存の計算能力と統合することを目指しており、これは将来の科学研究にとって極めて重要である。