Doug Finke著
IBM QuantumによるHRL買収予定の発表は、非常に重要であり、やや驚きでもあります。しかし、これをさらに詳しく見てみると、この買収が大いに理にかなっている理由があります。これについての私たちの見解は以下の通りです。
技術開発の歴史を見ると、新しい技術がある種の実装方法で始まり、その後、コスト、性能、品質を改善するまったく異なる実装方法に移行することは非常によくあることです。良い例は半導体産業で、ディスクリート・バイポーラ・ゲルマニウム・トランジスタから始まり、その後ディスクリート・バイポーラ・シリコン・トランジスタ、バイポーラ集積回路、NMOS へと移行しました。そして現在、CMOSが支配的な、しかし独占的ではない、半導体製造に使用される技術となっています。GaAs、SiCなどの他の技術が依然として使用されているニッチな用途もまだあります。同様に、ディスプレイにおいても、ブラウン管（CRT）からプラズマディスプレイ、LEDディスプレイ、OLEDディスプレイへと移行した例や、鉄道機関車が蒸気から電気ディーゼルに移行した例が見られます。
量子コンピューティング技術においても、同様の現象が起こる可能性が非常に高いです。Josephson接合に基づく超伝導量子ビットは依然として最も成熟した量子技術ですが、他の技術も勢いを増しています。この様式は、CRTやバイポーラ・シリコン・トランジスタと同様に、近期および中期においては依然として非常に良い成果を上げるでしょう。しかし、長期的には他の技術がこれに取って代わる可能性が十分にあります。
HRLが開発しているスピン量子ビット技術には、長期的に有利に働く可能性のあるいくつかの理論的利点があります。重要な利点は、量子ビットあたりのダイ面積が超伝導量子ビットよりも桁違いに小さいことです。これにより、製造業者は単一チップ上に100万個以上の量子ビットを搭載できる可能性があり、大幅なコストとフォームファクターの利点がもたらされます。さらに、スピン量子ビット技術は、標準的な半導体プロセスと最も互換性のある様式です。
上述した技術移行の現象を考えると、大企業はそのような移行が実際に起こった場合の備えとして、バックアップ計画を実施するプログラムを実装することがあります。どの大企業も直面する最大のリスクの一つは、技術移行を見逃すことです。Kodakがデジタル写真への移行を見逃したこと、Blockbusterがストリーミングへの移行を見逃したこと、Blackberryがスマートフォンへの移行を見逃したことを考えてみてください。そのような移行がいつ、あるいは起こるかどうかを予測することは非常に難しいですが、賢明な企業はこれについて戦略を練り、リスクを軽減するための、私たちが「保険」と呼ぶものを設けます。
量子分野でもこれが起こり始めています。例えば、昨年GoogleはQuantum Circuits Inc.を買収しました。両社とも超伝導量子ビットを使用していますが、Googleが伝統的にプレーナー・トランズモン量子ビットを使用しているのに対し、Quantum Circuitsはデュアルレール・キャビティ量子ビットを使用しているという大きな違いがあります。Googleはまた、中性原子企業QuEraの投資家でもあり、Coloradoで独自の中性原子開発プログラムも立ち上げています。同様に、IonQはOxford Ionicsを買収し、IonQの従来のレーザーを使用した制御実装アプローチではなく、マイクロ波エネルギーによって制御される後者のイオントラップ技術を活用しています。
IBMが優れている分野の一つは、ハードウェアを活用するための強力な量子エコシステムの構築です。Qiskit SDKの開発、広範な教育プログラム、大学とのパートナーシップ、量子ソフトウェア企業とのパートナーシップ、ウェブ上で容易にアクセスできる量子コンピュータ群の提供、そして世界有数の企業の多くとの既存の古典的な関係の活用を通じて、IBMは現在、あらゆる量子プロバイダーの中で最も高い顧客収益基盤を享受しています。
逆に、HRLはIBMが100年間行ってきたような商業的な市場開拓能力を伝統的に開発してきませんでした。HRLは有望なスピン量子ビット技術を開発し、昨年3月のAPS会議でそれに関するいくつかの印象的な論文を発表しました。彼らはまた、静電的に閉じ込められた半導体スピン量子ビットを制御するために特別に設計されたspinQICKというソリューションも開発しています。しかし、少数の大学以外の誰かがこれを使用しているかどうかは明確ではありません。IBMとの協力は、彼らの技術を普及させる助けになるかもしれません。
5月に報告したように、IBMは米国商務省と提携してAnderonという量子ファウンドリを設立しています。AnderonはAlbany NanoTech Complexの技術と施設を大いに活用しますが、先に述べた半導体プロセスとの類似性を考えると、HRLの技術はこの事業に完璧に適合する可能性が高いです。Anderonは、HRLが現在使用しているものよりもはるかに高度なウェハ処理能力を確実に有しており、これによりスピン量子ビット技術の開発を加速できるでしょう。
量子プロセッサを多数の量子ビットにスケーリングする際の最大の課題の一つは、量子ビットの動作を制御するためのすべての配線をルーティングする課題です。ほとんどの超伝導システムは現在、同軸ケーブルまたはフレックスケーブルを使用していますが、多くは低温で動作し量子ビットチップの近くに配置できるcryoCMOS集積回路に取り組んでいます。これにより、室温制御電子機器から希釈冷凍機まで配線の複雑な束をルーティングする必要がなくなります。cryoCMOSよりもさらに高度なロジックのバージョンは、Single Flux Quantum（SFQ）と呼ばれています。SFQロジックは、超伝導Josephson接合に基づいており、発熱と電力消費が桁違いに少ないため、量子システムにおいて大きな利点があります。さらに、SFQロジックは非常に高速で、数十ギガヘルツの速度で動作します。IBMはSEEQCと提携して、DARPAのQuantum Benchmarking Initiative（QBI）プログラムでこの技術を使用しています。確実なことはわかりませんが、IBMは将来のプロセッサのために、このSFQロジックとHRLのスピン量子ビットを組み合わせることを決定するかもしれません。
技術史からのもう一つの教訓は、コストが最終的に重要な要因になるということです。ハードウェアチームは本当に機能するものを構築することに集中しているため、現時点ではそれほど重視されていません。しかし、過去から学ぶなら、ユーザーが複数のプロバイダーの中から選択できる能力を持つようになると、コストは最終的に重要な役割を果たすでしょう。オーストラリアのスピン量子ビット企業Diraqは、すでに量子ビットあたり1ドルという目標を掲げています。複数のQPUをネットワーク化してより大きなシステムを作成することで100万量子ビットに到達する必要がある場合、これを達成することは非常に困難です。量子ビットあたりのダイ面積やその他の考慮事項により、GQIは、超伝導システムが単一モジュールに数千量子ビット以上を搭載できないと予測しており、それを超えるためには複数のシステムをネットワーク化する必要があります。
したがって、上記で述べた理由に基づき、IBMにはHRLを買収する多くの正当な理由があります。だからといって、スピン量子ビットがIBMのロードマップ上で超伝導システムをすぐに置き換えるということではありません。超伝導プロセッサは、IBMがStarlingおよびBlue Jayマシンを市場に投入する今後数年間、依然として長く重要な役割を果たします。しかし、それを超えて見据えると、新しいアプローチの必要性が生じる可能性が高く、HRLのスピン量子ビット技術が適合するのはここかもしれません。
しかし、この買収について答えなければならないもう一つの疑問があります。HRLはスピン量子ビット量子コンピュータ以外の多くの分野で活動しています。これには量子センサー、先端材料、MEMS、窒化ガリウムを使用した高周波電子機器、ビジョンシステム、ニューロモーフィックコンピューティング、自律システム、その他の先端技術が含まれます。IBMのプレスリリースではこれらの他の分野についてほとんど言及されておらず、IBMがHRLからのこれらの技術をどうするかは、まだわかりません。待って確かめる必要があります。新しい企業買収を成功裏に統合することは常に課題を提示する可能性があり、IBMが目標を達成することを願っています。
2026年7月23日
