中国の量子コンピューター、物理の新境地を開拓

中国の78量子ビット「荘子2.0」プロセッサーが量子系の前熱化状態を直接観測・制御することに成功。量子デコヒーレンスの速度調整が可能に。

78個の量子ビットが、物理学の新たな扉を開いた。中国の科学者たちが開発した荘子2.0超伝導プロセッサーが、量子系における「前熱化」という謎めいた状態を直接観測し、さらにそれを制御することに成功したのだ。

この成果は単なる技術的進歩を超えて、量子デコヒーレンス—量子系が外部環境との相互作用により量子性を失う現象—の速度を「調律」できる可能性を示している。まるでピアノの調律師が音の高さを調整するように、研究者は今や複雑な量子環境を管理する新たな道具を手に入れたのである。

前熱化とは何か

量子系が外部から擾乱を受けると、自然にバランスの取れた状態へと戻ろうとする。この過程で、系内のエネルギーと情報は均等に広がっていく。しかし、完全な熱平衡に達する前に、一時的に安定した中間状態が現れる。これが「前熱化」だ。

従来、この現象は理論的に予測されていたものの、実際に観測し制御することは極めて困難とされていた。荘子2.0の78量子ビットという規模は、こうした複雑な量子現象を捉えるのに十分な計算能力を提供している。

中国の研究チームは、この前熱化状態を利用して量子デコヒーレンスの進行速度を調整することに成功した。これは、量子コンピューターの最大の課題の一つである「量子状態の維持」に対する革新的なアプローチとなる可能性がある。

日本は量子技術分野で独自の強みを持つ。理化学研究所やNTTなどの機関が量子暗号通信や量子センシング技術で世界をリードしている。しかし、汎用量子コンピューターの開発では、IBMやGoogle、そして今回の中国チームに後れを取っているのが現状だ。

今回の中国の成果は、日本企業にとって新たな協力の機会を示唆している。ソニーの半導体技術や京セラの材料科学、富士通のシステム統合能力は、量子コンピューターの実用化において重要な役割を果たす可能性がある。

特に注目すべきは、前熱化制御技術が産業応用に与える影響だ。より安定した量子状態を維持できれば、創薬、材料開発、金融モデリングなど、日本が強みを持つ分野での量子コンピューター活用が現実的になる。

中国の量子技術進歩は、単なる科学的成果を超えた地政学的意味を持つ。量子コンピューターは現在の暗号化技術を無力化する可能性があり、国家安全保障に直結する技術だからだ。

日本政府は2023年に量子技術国家戦略を発表し、10年間で1兆円規模の投資を計画している。しかし、中国の急速な進歩を考えると、より積極的な国際連携が必要かもしれない。

クアッド（日米豪印）の枠組みでの量子技術協力や、欧州との研究連携強化が、技術格差を埋める鍵となるだろう。同時に、人材育成と基礎研究への長期投資も欠かせない。