東京大学（UTokyo）とIBMは、東京大学のIBM Quantum System Oneを156量子ビットのHeronプロセッシングユニット（QPU）にアップグレードする計画を発表し、システムの性能を大幅に向上させます。HeronのQPUは、可変カプラーアーキテクチャを特徴とし、以前のプロセッサと比較して、2量子ビットのエラー率が3～4倍改善され、1秒あたりの回路レイヤー演算（CLOPS）が60%向上した、より高い忠実度とコヒーレンスを実現します。これは東京大学のIBM Quantum System Oneの3回目のハードウェアアップグレードで、当初は27量子ビットのFalcon QPUから始まり、2023年には127量子ビットのEagle QPUにアップグレードされました。
並行して、東京大学はIBM Quantum System Oneを「みやび」スーパーコンピュータと統合し、ハイブリッド量子古典計算のワークロードをサポートする量子中心のスーパーコンピューティングプラットフォームを構築する計画です。みやびは、最先端共同HPC基盤施設（JCAHPC）を通じて東京大学と筑波大学が運営しています。この統合により、量子化学、バイオインフォマティクス、材料科学、高エネルギー物理学、金融など、幅広い分野での応用が期待され、ニューラルネットワークで推定される量子観測量などのシミュレーションの精度向上のため、量子・古典計算リソースを組み合わせて活用します。
この協力関係は、2019年に設立された日本-IBM量子パートナーシップの一環であり、量子イノベーションイニシアチブ（QII）コンソーシアムのメンバーにサービスを提供します。2020年に発足したこのコンソーシアムは、IBM Quantum System Oneを使用して140以上の研究論文を発表しています。日本の国内および地域の量子教育への取り組みにおける東京大学の役割には、韓国および米国との三大学コンソーシアムへの参加が含まれ、今後10年間で40,000人以上の学生の量子人材育成を目指しています。
背景
本記事で登場する技術用語について、その仕組みを解説します。まず「量子ビット」は、従来のコンピュータが0と1の2つの状態しか扱えないのに対し、量子力学の性質を利用して複数の状態を同時に表現できる情報の基本単位です。量子コンピュータの性能は、この量子ビットの数が増えるほど向上する傾向にあります。
次に「2量子ビットのエラー率」は、2つの量子ビット間の演算処理において生じる誤りの頻度を示します。この値が低いほど、計算の精度が高く信頼性が高いことを意味します。また「CLOPS」は、1秒間に実行できる回路レイヤーの演算回数を表す指標です。この数値が高いほど、量子コンピュータが高速に処理を行えることを示しており、実用的な計算能力の向上に直結します。
さらに「ハイブリッド量子古典計算」は、量子コンピュータと従来のスーパーコンピュータ（古典コンピュータ）を連携させて問題を解く手法です。量子コンピュータが得意な部分計算を行い、その結果を古典コンピュータが統合・解析することで、単独では困難な複雑なシミュレーションや最適化問題を効率的に処理します。
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2025年5月20日
