量子ソフトウェア開発企業のQC Wareとイオントラップ方式のハードウェアベンダーであるIonQ（NYSE: IONQ）は、QC WareのPromethium®プラットフォームとIonQ Forte量子コンピュータを組み合わせたハイブリッド量子・古典化学ワークフローを実証しました。Amazon Braket経由で実行され、AWSクラウドコンピューティングクレジットの支援を受けたこの共同テストでは、古典的なベンチマークとの差が0.5 kcal/mol（約4%）以内という静電相互作用エネルギーを算出し、酵素活性部位モデリングにおける真の化学的精度に必要とされる1 kcal/molのしきい値をクリアしました。
| [ QC Ware PromethiumとIonQ Forteのベンチマーク概要 ] | ||
|---|---|---|
| 生物学的ターゲットとシステム規模 | 量子活性空間とハードウェアマッピング | 計算パフォーマンスと精度 |
| • Cytochrome P450norヘム活性部位 | • 4軌道の強相関活性空間 | • 静電相互作用エネルギーが0.5 kcal/mol（約4%）以内 |
| • 115原子からなる複雑な活性部位モデル | • 8量子ビット（IonQ Forte）にマッピング | • 1 kcal/mol未満の化学的精度しきい値をクリア |
| • 1,000を超える分子軌道を前処理 | • 全対全接続による単一基底測定 | • 標準的な古典的平均場法の2倍の精度 |
この実証実験では、シトクロムP450superfamily（ヒトの薬物代謝を担う主要な酵素ファミリー）に属する一酸化窒素還元酵素であるcytochrome P450norの、鉄を含むヘム活性部位をモデル化しました。遷移金属活性部位における静電結合エネルギーを正確にモデル化することで、バイオ医薬品の研究開発チームは候補分子をより信頼性の高い形でランク付けし、研究開発パイプラインの早い段階で代謝リスクや毒性リスクを特定できるようになります。
- GPUアクセラレーションによる古典的前処理：Promethiumは、115原子からなるP450norモデル（1,000以上の分子軌道）を古典的GPUクラスタ上で構築・前処理し、強相関の電子領域を自動的に特定して8量子ビットにマッピングされた4軌道の活性空間へと絞り込みました。
- Amazon Braketを介したイオントラップ方式での実行：IonQ Forteの全対全量子ビット接続性により、複雑な2量子ビットのエンタングリングゲートを単一基底でネイティブに実行でき、制約のある物理アーキテクチャに典型的なルーティングのオーバーヘッドやスワップゲートの忠実度低下を回避できました。
- ハードウェアに依存しないワークフロー：QC WareのCOOであるDr. Kin-Joe Sham氏とIonQのCBOであるScott Millard氏が主導したこのテストは、Promethiumがイオントラップ方式やその他のQPUハードウェアバックエンドを問わず、ハイブリッド量子・古典化学パイプラインを相互運用可能な形で実行できる能力を実証しています。
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2026年9月1日
