Catherine Lefebvre著
カナダは量子技術の分野で世界における顕著な地位を確立してきた。基礎科学における強固な基盤を活用し、イノベーションの成長を支援する仕組みを整備することで、現在、活気あるカナダの量子エコシステムを構築している。
本分析は、カナダを順位付けし、投資数、企業数、専門家数の観点から他国と定量的に比較することを目的としていない。むしろ、カナダをここまでユニークにしている要素と、量子イノベーションの支援における成功の鍵となる要素を分析する。
量子科学のパイオニアたち
技術的成熟度に到達する以前の、イノベーションの土台を築く最も重要な第一歩は、基礎科学における知識と専門性である。過去数十年にわたり、カナダは量子科学の専門家の臨界質量を引き付け、育成してきた。これらの科学者たちは、基礎研究において革新的な理論と実験を開発してきており、現在も開発を続けている。
量子現象の理解を超えて量子システムの工学へと移行する第二次量子革命に突入している今、過去を振り返ることは有意義である。量子科学と技術における最近の進歩は、第一次量子革命の時期に生まれた重要なブレークスルーの上に成り立っている。レーザーの開発と、量子現象を探査・制御し、量子状態をコヒーレントに操作するツールとしての使用は、微視的世界の深い理解をもたらした優れた例である。特に、今日の量子科学と技術の先駆けとなったカナダの主要な貢献のうち、少なくとも2つに言及する価値がある。2018年、University of WaterlooのカナダのProfessor Donna Stricklandは、フランスのGérard Mourou教授とともに、チャープパルス増幅技術を開拓した功績によりノーベル物理学賞を受賞した。この技術は、量子現象をその超高速な自然時間スケール(例えば原子核ではフェムト秒、電子ではアト秒のオーダー)で探査するために不可欠な超短・高強度レーザーパルスの生成を可能にした。この技術は現在、多数の量子フォトニクス応用で日常的に使用されている。
もう1つの言及は、Université de MontréalのカナダのProfessor Gilles Brassardに向けられる。彼は量子情報科学に広範な貢献をしている。1980年代半ば、アメリカの研究者Charles Bennettとともに、BB84プロトコルを発明した。これは現在でも量子暗号に使用されている量子鍵配送方式である。この分野は現在、量子技術の中で最も活発な分野の1つであり、暗号化とセキュリティ応用において非常に破壊的であることが期待されている。
カナダは、地域、州、国家レベルでの複数のプログラムを通じて、量子基礎研究におけるリーダーシップを維持するために不可欠な資金とインフラで基礎研究を支援している。Canadian Institute for Advanced Research(CIFAR)は、科学の最前線を推し進め、科学的協力を促進するそのような取り組みの1つである。その活動は、カナダの国境を越えて、長期的な科学的課題に取り組み社会に影響を与えるための学際的協力の力を実証してきた。15のプログラムのうち、2つが量子科学に特化しており、1つは量子情報科学、もう1つは量子材料である。両プログラムにおいて、カナダと国際的な優れた学者が協力して知識を進展させ、量子技術の未来に不可欠な発見を加速させている。
イノベーション、東から西へ
カナダは、基礎研究と技術開発を橋渡しし、イノベーションに適した環境を育成するためのさまざまな仕組みを整えてきた。これらの仕組みは、学術機関と産業界のパートナーシップにおいて、研究開発(R&D)と大規模インフラを財政的に支援している。
R&Dを支援する主要な資金プログラムがCanada First Research Excellence Fund(CFRET)である。その主な目標は、研究を世界をリードする能力に変えることである。現在、カナダにはCFRETの資金援助を受けた3つの量子研究所があり、国内の3つの主要な量子R&Dホットスポットを強化している:Québec州のSherbrooke、Ontario州のWaterloo、British Columbia州のVancouverである。
Université de SherbrookeのInstitut Quantique(IQ)は2015年に資金援助を受けた(3,350万カナダドル)。量子情報と量子材料の分野における数十年の基礎研究の専門知識を活用し、現在は量子工学の分野を推進している。IQの強みは、オープンな協働研究アプローチと、若い世代の研究者の起業家精神を支援するビジョンである。学生を研究所の中心に据えることで、IQは彼らが科学から量子技術への移行を加速することに直接貢献できるよう力を与えている。例えば、一部の学生プロジェクトは、CubeSatナノ衛星用の小型磁力計を開発するためにCanadian Space Agencyに選ばれた。IQの豊かな研究活動は、Interdisciplinary Institute for Technological InnovationおよびMiQro Innovation Collaborative Centerと強い結びつきがあり、これらのつながりがIQエコシステムに技術の商業化を加速する装備を与えている。過去数年間で、IQからいくつかの若いスタートアップが生まれている。このユニークで革新的な環境は、大手企業も引き付けている。例えばIBMがその例である。2020年6月1日、IBMはUniversité de SherbrookeのIQに新しいIBM Quantum Hubを発表した。これはカナダで初めて、世界で14番目のIBM Quantum Hubとなる。新しいハブは、IBMのリソースへのアクセスを提供するだけでなく、企業を引き付けて新技術を採用させ、商業化への道を加速させることで、地域の量子技術ネットワークを拡大する使命を担っている。これはまた、IQを中心とする繁栄する量子エコシステムが新しい機会をもたらし続けることを示している。Sherbrookeの量子ホットスポットからそう遠くないMontrealとQuébec Cityも、量子フォトニクス、材料、通信、特にMontrealでは人工知能における専門家、R&D、商業活動の臨界質量を示している。例えば、超伝導量子コンピューティングハードウェアを構築するMontrealの若いスタートアップ、Anyon Systemsは言及に値する。量子技術と人工知能はともに破壊的技術であり、州政府は現在、そのイノベーションエコシステムの成長を支援することに特に積極的である。
University of WaterlooのTransformative Quantum Technologies(TQT)は2016年に資金援助を受け(7,630万カナダドル)、民間パートナーと慈善家Mike Lazaridisから多額の追加資金(6,800万カナダドル)を得ている。この研究所は、カナダでQuantum Valleyと呼ばれる、研究、ビジネス、投資パートナーの卓越したクラスターの一部である。特に、量子コンピューティングのリーダーであるUniversity of WaterlooのInstitute for Quantum Computing、理論量子物理学に焦点を当てたPerimeter Institute、ナノ科学と量子物理学の交差点にあるWaterloo Institute for Nanotechnology、技術起業家のマネジメントのためのLazaridis Institute、Quantum Valley InvestmentとQuantum Valley Ideas Labを含んでいる。この卓越した研究者の臨界質量と関連する多額の資金は、特に量子コンピューティングと量子センシングにおける大規模な取り組みに参加する多くの才能と世界的に著名な専門家を引き付けている。知識移転と技術移転への強力な支援が、Quantum Valleyを若いイノベーターの巣とし、そこから毎年多数の量子スタートアップが生まれていることは言うまでもない。
少し北のOttawaでは、National Research CouncilとUniversity of Ottawaが長年にわたり量子技術を優先事項の1つとしており、特に量子センシングと計測、量子通信とセキュリティに特化した産業R&Dプログラムを持っている。
そしてQuantum Valleyに近いTorontoに戻ると、University of TorontoもCenter for Quantum Information and Quantum Controlで非常に活発に活動している。国際レベルで最も顕著なのは、Creative Destruction Lab(CDL)であり、学術と起業家精神の間の移行を加速し、新しい量子企業のリスク低減に貢献する使命を持つQuantumストリームを開発した。世界中から集まる若いスタートアップ起業家に、量子技術の商業化を開始するために特別に設計された比類のないメンターシップを伴う集中的なブートキャンプが提供されている。CDLは、主要な起業家、投資家、科学者、量子ハードウェアベンダー(例えばカナダのD-Wave SystemsとXanadu、アメリカのIBM Q、Rigetti Computing)と直接交流することで、スタートアップのビジネスと技術に挑戦し、企業のリスクを低減する機会を提供している。CDLプログラムによって推進された成功した量子スタートアップのリストは長い。その中には、データ暗号化のソフトウェアソリューションを提供するAgnostiq、創薬を加速する量子シミュレーションのプラットフォームを構築するProtein Cure、フォトニクスアプローチを使用したフルスタック量子コンピューティングを提供するXanadu、東隣の量子ホットスポットSherbrookeに位置し3D NV中心量子センサーを開発するSB QuantumなどのToronto地域に拠点を置くカナダのスタートアップがある。CDL以外のインキュベータープログラムから生まれるTorontoとWaterloo地域のすべての量子スタートアップを見ると、リストはさらに長くなる。
University of British ColumbiaのStewart Blusson Quantum Matter Institute(SBQMI)も2015年に資金援助を受け(6,650万カナダドル)、慈善家Stewart Blussonと妻Marilynから追加の民間資金(1,100万カナダドル)を確保した。この研究所は
