Firgun VenturesのZeynep Koruturk、Dr. Kris Naudts、Donald Harmittによるゲスト投稿
長年にわたり、量子コンピューティングにおける代表的な指標はシンプルなものでした。企業が単一チップ上にいくつの量子ビットを搭載できるか、というものです。量子ビットは量子情報の基本単位であり、その数を増やすことは、この分野が実験室の試作品を超えて進んでいることを示します。この競争は着実に大型化するプロセッサーを生み出しましたが、単一チップ上に大量の量子ビットを搭載し続けることは、最終的には物理学と製造が共に課す壁に突き当たると広く信じられています。ある規模を超えると、欠陥のないモノリシックチップを製造することは極めて困難になり、すべての量子ビットを他のすべての量子ビットに配線することは、追加するたびに難しくなります。
商業的に意味のある問題を解決できる、真に有用なマシンへの道は、別の戦略を通じています。1つの巨大なプロセッサーを構築するのではなく、この分野は多くの小型プロセッサーを連結する方向に転じています。これがモジュラー量子コンピューティングのロジックであり、複数の小型プロセッサー、つまりモジュールを相互接続して、単一の大型マシンとして動作させるものです。すべての量子ビットを1つのチップ上に保つことは不可能ではありませんが、より賢明なルートは、密度を高めて上方向にスケールするのではなく、接続を通じて外側にスケールすることです。
ここで探求する価値のあるモジュラリティの視点が2つあります。1つ目は均質な視点で、単一の量子ビット方式を多数の同一モジュールをネットワーク化することでスケールさせるものです。2つ目は異種混合で、超伝導、イオントラップなど、いくつかの異なる量子ビットハードウェアタイプを組み合わせ、それぞれが最も得意とすることに貢献するものです。両方とも同じ目的地を指し示しています。量子コンピューティングが単一のエキゾチックなデバイスではなく、高性能コンピューティングセンターに似たものの中に存在する未来です。
産業技術はしばしば、英雄的な単一マシンからネットワーク化されたシステムへと移行します。初期のコンピューターは部屋を埋め尽くしましたが、現代のコンピューティングパワーはチップ、サーバー、アクセラレーター、ネットワークが協働することで生まれます。量子も同様の移行に近づいているようであり、均質なモジュラリティの最も初期の商業的実証の1つはXanaduから生まれました。2025年1月、このカナダ企業はAuroraを発表し、これを初のモジュラーでネットワーク化された光子量子コンピュータと説明しました。実用的には、チームは35枚の光子チップと約13キロメートルの光ファイバーを4つのサーバーラックにわたって接続し、12量子ビットマシンを構築しました。量子ビット数は控えめでしたが、それは決してポイントではありませんでした。重要なのは、このアーキテクチャが原理的には数千のサーバーラックと数百万の量子ビットにスケールできることであり、将来の量子データセンターの基盤となることです。
フォトニクスがこれに適しているのは、光が自然にファイバーを伝わるため、ネットワーク層とコンピューティング媒体が同一であり、システムの大部分が精巧な冷却を必要とせず室温で動作するためです。Photonic Inc.などの量子コンピューティングハードウェア企業（Firgun Venturesのポートフォリオ企業の1つで、バンクーバーに拠点を置くシリコンスピン量子ビットハードウェアの開発企業）は、スケーラビリティ第一の姿勢を取り、モジュールを接続する方法を他のすべてに先立って解決すべき問題として扱っています。並行して、量子ビット自体ではなくそれらの間の配線に賭けられています。ケンブリッジのスピンアウト企業であるNu Quantumは、ネットワーク層を独立した製品として構築しており、相互接続がそれ自体でインフラストラクチャとしてますます扱われていることを強調しています。
既存の大手企業は反対方向からモジュラリティに到達し、確立されたハードウェアをチップを縫い合わせることでスケールさせています。IBMのロードマップは最も詳細な公開例です。同社のHeronプロセッサーはチップ間カプラーを通じてリンクされるように設計されており、Flamingoプロセッサーは別々のチップ間で量子情報を運ぶ長距離結合を導入すると期待されています。これらは全て、単一の大型チップではなく相互接続されたモジュールをホストするために構築されたプラットフォームであるIBM Quantum System Two内で実現されます。
同じ本能は中国でも見られます。2026年5月、武漢に拠点を置くCAS Cold Atom TechnologyがHanyuan-2を発表し、これを2つのプロセッサーコアを1つのキャビネットに組み合わせた世界初のデュアルコア中性原子量子コンピュータと説明しました。独立したベンチマークはまだありませんが、国家が支援する国内チャンピオンが単一の大規模アレイではなくモジュラー設計を構築していることを示しています。
異種混合の視点はより野心的であり、シンプルな観察から始まります。各量子ビット方式はその物理学に根ざした明確な強みを持ち、技術が成熟してもそれらが収束する可能性は低いです。IBMとGoogleが好む超伝導量子ビットは高速で、成熟した半導体製造の恩恵を受けています。イオントラップは非常に高い忠実度を提供し、非常に正確な操作を意味します。中性原子アレイは大量の量子ビットにスケールし、物理システムのシミュレーションに適しています。フォトニクスは、Auroraが示すように、ネットワーキングに優れ、室温で動作します。まだすべてを提供する単一技術はありません。
この洞察には現在、制度的な重みが伴っています。2026年、DARPAはHeterogeneous Architectures for Quantumプログラム（HARQとして知られる）を立ち上げ、複数の量子ビット技術を1つに組み合わせたシステムを開発しています。この取り組みは2つのワークストリームにわたって実行されます。MOSAICは、異なる量子ビットタイプにタスクを割り当てるソフトウェアとコンパイラーを構築し、QSBは、異なるハードウェアプラットフォームを物理的にリンクする相互接続を開発します。HARQは異種混合マシンをターゲットにしていますが、それが進める光子相互接続は、均質なモジュラーシステムにも同様に利益をもたらします。この概念は、古典的なチップ製造ですでに進行中のシフトを反映しています。ベルギーのナノエレクトロニクス研究所Imecの最高経営責任者Patrick Vandenameeleは、次世代AIシステムが複数の技術の異種混合アセンブリになりつつあり、個別に改善するのではなくスタック全体で共同最適化する必要があると主張しています。
バッテリー化学のユースケースはこれを具体的にします。誰もが電話のバッテリーが消耗したり、電気自動車が寒い天候で航続距離を失ったりする不満を理解しており、より良いバッテリー化学を設計することは、異種混合マシンがどのように作業を分担するかを示しています。中性原子アレイは、候補となる電解質分子（電気を伝導する能力を持つ流体内に溶解した電子的に帯電した粒子）とそれらが電極表面とどのように相互作用するかをシミュレートできます。イオントラップシステムは、反応と劣化経路の高忠実度（精度）計算を処理でき、そこでは小さな違いが安定した分子と不安定な分子を分けます。
超伝導プロセッサーは、量子シミュレーションと既存の材料データで訓練された古典的機械学習の間で作業をやり取りするアルゴリズムを実行できます。フォトニクス、そしてPhotonic Inc.やQuandelaなどの量子企業が追求する種類のスピンフォトニクスは、モジュール間のネットワーク層として機能します。各コンポーネントは最も得意なことを行い、それらの間のファイバーが全体を1つとして動作させます。これは、これらすべてのピースが明日統合されるという予測ではありません。これは、この分野がどこに向かっているかを見る方法です。
均質と異種混合の両形態におけるモジュラリティは、量子コンピューティングの中心的なエンジニアリング課題を再定義します。問題はもはや、より良い量子ビットをどのように構築するかだけでなく、同一であれ多様であれ、量子ビットを重要な規模と能力を持つシステムにどのように接続するかです。長い間サポートインフラストラクチャとして扱われてきた相互接続が、メインイベントになりつつあります。進歩は本物ですが初期段階であり、モジュール間の操作は単一チップ内のものよりも遅く、ノイズが多いままです。
業界は孤立したプロセッサーから接続されたシステムへ、そしてアーキテクチャの議論からシステム統合へと移行しており、将来の量子データセンターはいくつかの技術を並べて収容し、それぞれが最も得意とする問題の部分を担当します。量子プロセッサーを単に拡大するのではなく接続する方法を学ぶ企業が、有用な量子産業が最終的に稼働するアーキテクチャを構築しています。
Firgun Venturesは、シリーズA/Bスケールアップに投資するグローバルな量子ファーストVCファームです。これらのページの寄稿者が表明する見解は彼ら自身のものであり、GQIが保持する見解と同じである場合もあれば、そうでない場合もあります。
2026年5月28日
