はじめに
Google Quantum AIが2026年3月24日、量子コンピュータの研究開発アプローチを拡張し、これまで注力してきた超電導量子ビット方式に加え、個々の原子を量子ビットとして用いる「中性原子量子コンピュータ」の開発を本格的に開始すると発表しました。本稿では、その発表内容と2つの方式の特徴、今後の展望を解説します。
参考記事
- タイトル: Building superconducting and neutral atom quantum computers
- 著者: Hartmut Neven（Founder and Lead, Google Quantum AI）
- 発行元: Google Blog
- 発行日: 2026年3月24日
- URL: https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/
要点
- Google Quantum AIは超電導量子ビット方式に加え、中性原子量子ビット方式の研究開発を新たに開始した
- 超電導方式は数百万ゲート・測定サイクルを処理できる深い回路深度が強みであり、中性原子方式は約1万量子ビットの大規模配列と任意接続の柔軟性が強みである
- 中性原子プログラムは量子誤り訂正・モデリング／シミュレーション・実験的ハードウェア開発の3本柱で構成される
- JILA出身のAdam Kaufman博士がGoogle Quantum AIに参加し、コロラド州ボルダーで中性原子ハードウェアチームを率いる
- 商業的に有用な量子コンピュータを今後10年以内に実現することを目標としている
詳細解説
2方式への拡張とその背景
Google Quantum AIは、超電導量子ビット（qubit：量子コンピュータの情報の最小単位）の研究を10年以上にわたって進めてきた組織です。同組織によれば、これまでの取り組みを通じて「古典コンピュータを超える性能」「量子誤り訂正」「検証可能な量子優位性」といった節目を達成してきたとしています。そのうえで今回、中性原子量子コンピュータ分野への拡張を発表しました。
量子コンピュータの研究では、量子ビットをどのような物理的手段で実現するかが大きな分岐点となります。現在、超電導回路を用いる方式とともに、レーザーで捕捉した個々の原子を量子ビットとして扱う「中性原子方式」が有力なアプローチの一つとして注目されています。Googleが両方式を並行して進める判断をした背景には、それぞれの特性が相補的であるという認識があると考えられます。
超電導と中性原子——それぞれの強みと課題
Googleによれば、超電導方式はすでに数百万ゲートおよび測定サイクルを実行できる規模に達しており、各サイクルはマイクロ秒（100万分の1秒）単位で動作します。一方、中性原子方式は約1万個の量子ビット配列まで拡張されており、サイクル時間はミリ秒単位と超電導より遅いものの、任意の量子ビット間で演算を行える「any-to-any」（全対全）接続構造が特徴です。
Googleは両方式の違いを「超電導プロセッサは時間方向（回路の深さ）のスケール拡張が容易であり、中性原子は空間方向（量子ビット数）のスケール拡張が容易」と整理しています。この接続の柔軟性は、量子誤り訂正符号の設計においても有利に働く可能性があります。量子誤り訂正では、量子ビット間の接続パターンが実装できる符号の種類を左右するため、中性原子の自由な接続は符号の選択肢を広げると考えられます。
現時点での課題も明確です。中性原子方式は多くのサイクルを含む深い回路を安定して実行することが残された主要課題であり、超電導方式は数万量子ビット規模のアーキテクチャ実証が次の目標とされています。Googleは2方式を並行して進めることで研究と工学の知見を相互に活用し、問題の種類に応じて適切なプラットフォームを選択できる体制を構築するとしています。
中性原子プログラムの3本柱
Googleが発表した中性原子プログラムは、以下の3つを主要な研究領域として位置づけています。
1つ目は量子誤り訂正（QEC）です。量子誤り訂正とは、量子情報に避けがたく生じる誤りを検出・修正する技術であり、大規模で実用的な量子コンピュータを実現するうえで不可欠な要素とされています。中性原子の接続構造に適した誤り訂正手法を開発し、耐故障性アーキテクチャにおける空間・時間オーバーヘッドの低減を目指します。
2つ目はモデリングとシミュレーションです。Googleの計算資源を活用してハードウェアアーキテクチャをシミュレーションし、誤り予算の最適化やコンポーネント目標の精緻化を行います。設計段階での詳細なシミュレーションは、実験コストの削減と開発速度の向上に寄与すると考えられます。
3つ目は実験的ハードウェア開発です。応用規模かつ耐故障性能を持つ原子量子ビットの操作を実現するハードウェアの構築を進めます。
Adam Kaufman博士の参加とボルダー・エコシステム
中性原子ハードウェアチームを率いるのは、JILAのAdam Kaufman博士です。Kaufman博士は「Google Quantum AIに参加し、量子コンピューティングの新たな有望プラットフォームとしての中性原子分野のリーダーシップを広げることに意欲を持っている」と述べています。同博士はコロラド大学ボルダー校（CU Boulder）の教員も兼任し、JILAフェローの肩書きも維持します。
拠点となるコロラド州ボルダーは、原子・分子・光物理学（AMO物理学）の世界的な研究拠点であり、JILA、NIST（米国標準技術研究所）、Elevate Quantumといった機関が集積する量子研究のエコシステムが形成されています。CU Boulderの研究・イノベーション担当上級副学長Massimo Ruzzene氏は今回の連携を歓迎し、CUbit Quantum InitiativeやColorado Quantum Incubatorなど同大学の量子関連の取り組みとの相乗効果を期待しているとしています。NSTの物理計測研究所所長James Kushmerick氏もKaufman博士の移籍について「NISTにとっては残念だが、ボルダーおよび米国の量子産業にとっての収穫」とコメントしています。
また、Googleはポートフォリオ企業であるQuEraとの連携も継続する方針を示しています。QuEraは中性原子コンピューティングの基礎的手法を先駆けて開発してきた企業であり、この分野での蓄積した知見をともに活用できると考えられます。
まとめ
Google Quantum AIが超電導と中性原子の2方式体制で量子コンピュータ開発を加速する方針を発表しました。それぞれの強みを活かしながら相互に知見を共有するアプローチは、量子コンピューティングの実用化に向けた着実な取り組みと言えます。今後10年以内とされる商用化の見通しとともに、両方式の技術進展に注目したいところです。
