2/26 １日で理解する、量子コンピュータ ～基礎から最新動向･展望まで～

法政大学 情報科学部 教授　川畑 史郎　氏   

【専門】
理論物理（量子情報処理、物性物理、非線形物理、デバイス物理）

　2025年は量子力学が誕生してちょうど100年という記念すべき年でした。石破元首相は2025年を量子産業化元年と位置づけ、量子技術の産業化支援を強化する方針を示しました。また 2025年6月にカナダで開催されたG7サミットにおいて、量子コンピュータを中心とする量子技術に関する共同声明「量子技術の未来に向けた共同声明」が採択されました。さらに2025年のノーベル物理学賞を超伝導量子コンピュータの基礎となる巨視的量子現象を観測した3人の偉大な科学者が受賞しました。

　量子コンピュータは、重ね合わせや量子もつれなどの量子力学原理を情報処理に利用したコンピュータです。量子コンピュータを用いると、因数分解、機械学習、量子化学計算、金融、連立方程式等のいくつかの数学的問題を古典コンピュータに比べて指数関数的に高に解くことが可能となります。そのため、世界的大企業やスタートアップが量子コンピュータハードウェア・ソフトウェア開発やビジネス展開に向けた取り組みを行っています。

　これまで超伝導量子コンピュータが量子コンピュータ研究開発の主役でした。ところが、2023年12月にアメリカのスタートアップQuEraが48論理量子ビットを搭載した中性原子量子コンピュータを実現し、業界に大きな衝撃を与えました。その後、Googleが超伝導量子コンピュータを用いて世界初の論理量子ビットを実現し、2024年は誤り耐性汎用量子コンピュータ FTQC（Fault Tolerant Quantum Computer）元年として認識されています。

　本セミナーにおいて、量子コンピュータ技術の基礎から最新動向まで非専門家向けにわかりやすく解説を行います。また、超伝導量子コンピュータ、中性原子量子コンピュータ、量子アルゴリズム、量子エラー訂正，ユースケース探索などの最先端トピックスに加えて、FTQC の実用化に向けた膨大な技術課題、ビジネス展開の可能性についても紹介を行います。さらに、大型希釈冷凍器、クライオCMOS制御回路、超伝導制御回路、CMOSプロセスを用いた量子集積回路製造技術、量子コンピュータ用極低温部素材技術（同軸ケーブル、フラットケーブル、アンプ、コネクタ）などの今後注目すべき量子周辺・コンポーネント技術や量子サプライチェーン、量子ベンチマーキングについても網羅的に解説を行います。

＜得られる知識、技術＞
・量子コンピュータの基礎知識
・量子コンピュータの最新研究開発動向
・量子コンピュータの適応可能なビジネス領域
・量子コンピュータ商用化のための技術課題
・今後注目すべき量子コンピュータ関連技術分野

＜プログラム＞
１．今何が起こっているのか？
　1.1 量子力学100周年と2025年ノーベル物理学賞
　1.2 本格的な論理量子ビットの実現：QuEraとGoogle 
　1.3 IBMの量子データセンターStaring計画：2029年に 200論理量子ビットの計画
　1.4 RSA2048公開鍵暗号解読のリソース推定：100万物理量子ビットで1週間以内に解読可能
　1.5 各社の2030年に向けた野心的ロードマップ

２．量子コンピュータ入門：初級編
　2.1 量子力学のための数学基礎(ベクトルと行列) 
　2.2 量子力学の基礎
　2.3 量子コンピュータの歴史
　2.4 量子ビット
　2.5 量子チューリング機械
　2.6 量子論理回路
　2.7 誤り耐性汎用量子コンピュータ(FTQC)向け量子アルゴリズム（因数分解、量子化学、金融、機械学習、線形代数）
　2.8 量子コンピュータにおけるエラー

３．量子コンピュータ入門：中級編
　3.1 古典エラー訂正と量子エラー訂正
　3.2 表面符号
　3.3 FTQC向け量子アルゴリズム
　　　a．因数分解
　　　b．量子化学
　　　c．微分方程式系と計算工学、金融など

４．最新研究開発動向と最先端トピックス
　4.1 日本の量子戦略
　4.2 世界の量子戦略
　4.3 超伝導量子コンピュータ
　4.4 シリコン量子コンピュータ
　4.5 イオントラップ量子コンピュータ
　4.6 光量子コンピュータ
　4.7 中性原子量子コンピュータ
　4.8 量子クラウド (IBM Q,Amazon Braket, Microsoft Azure Quantumなど)
　4.9 量子プログラミング言語
　4.10 量子コンピュータソフトウェア開発環境
　4.11 量子コンピュータユースケース事例（量子化学計算、機械学習、金融、自動車など）

５．課題と展望
　5.1 FTQC実現のための技術課題
　5.2 量子コンピュータの周辺技術
　5.3 量子部素材技術と量子サプライチェーン：下町量子コンピュータ

　　□ 質疑応答 □

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