この記事で分かること

富士通とオーストラリアの連携による量子技術

富士通は、オーストラリア政府の「国家量子戦略（National Quantum Strategy）」に呼応し、オーストラリア国立大学（ANU）をはじめとする現地の主要学術機関、政府機関、および産業界との連携を強化しています。

　オーストラリアとの連携によって、量子コンピューティング技術の実用化、高度な量子アルゴリズム・アプリケーションの共同開発、および次世代の量子専門人材の育成を通じた産官学連携エコシステムの構築を目指しています。

どのような量子技術の実用化を目指すのか

　富士通が実用化および社会実装に向けて開発・推進している量子技術は、「ハードウェア」「基盤ソフトウェア・アーキテクチャ」「産業アプリケーション」の3つのレイヤーに大別されます。

　完全な誤り耐性型量子コンピュータ（FTQC）の完成を何十年も待つのではなく、早期段階（early-FTQC）での実用計算およびスーパーコンピュータとのハイブリッド利用によって前倒しで現場適用していく点が特徴です。

1. ハードウェア技術（量子デバイス）

• 超伝導方式量子コンピュータ
  • 理化学研究所（理研）や産業技術総合研究所（産総研G-QuAT）との連携により開発を進めている技術です。
  • 64量子ビットから256量子ビット規模の開発を達成し、今後は1,000量子ビット超、さらに2030年度に向けて1万物理量子ビット超の大規模超伝導量子システムの構築を目指しています。
• ダイヤモンドスピン方式（量子インターコネクト等）
  • ダイヤのNVセンター（窒素-空孔中心）などを活用する方式で、高精度な量子操作や、光を用いた量子ビット間接続（チップ間インターコネクト）への応用研究が進められています。

2. ソフトウェア・アーキテクチャ基盤

• ハイブリッド量子計算プラットフォーム
  • 実際の超伝導量子コンピュータと、スーパーコンピュータ上で高速動作する「世界最大級の40量子ビット量子シミュレータ」を組み合わせた環境です。
  • 実機のノイズ（計算誤差）の影響とシミュレータのノイズフリーな結果を比較・検証しながらアルゴリズム開発を行うことができます。
• early-FTQC（初期誤り耐性計算）向け「STARアーキテクチャ」
  • 従来、エラーなしで実用計算を行うには100万物理量子ビットが必要とされていましたが、富士通と大阪大学が開発した高効率な位相回転ゲート式計算手法（STARアーキテクチャ）により、数万量子ビット規模で現行のスーパーコンピュータを超える速度の実用計算を可能にするアーキテクチャを確立しています。

3. 実用化を目指す主な産業分野・ユースケース

分野	実用化を目指す具体例
材料科学・化学	新型二次電池材料、触媒、半導体材料などの分子構造・電子状態計算
創薬・ライフサイエンス	タンパク質と薬物候補分子の相互作用解析、分子構造最適化
サプライチェーン・物流	大規模配送ルートの最適化、製造現場の最適スケジューリング
金融・リスク管理	高速なポートフォリオ最適化、市場リスク評価シミュレーション

　富士通はハードウェアの集積化技術を進めつつ、「計算精度を高めるエラー抑制・制御ソフトウェア」と「材料開発や最適化問題に特化した専用アルゴリズム」を組み合わせて、産業界へいち早く価値を提供できる環境作りを進めています。

ダイヤモンドスピン方式とは何か

　ダイヤモンドスピン方式とは、人工ダイヤモンドの内部にある「微小な構造の乱れ（欠陥）」に閉じ込められた電子のスピン（自転のような磁気的性質）を、量子ビットや超高感度センサとして利用する技術です。

　代表的なものが、ダイヤモンドの炭素（C）原子の一部を窒素（N）に置き換え、その隣に原子が存在しない空孔（V）を作った「NVセンター（窒素-空孔中心）」と呼ばれる構造です。

主な仕組み

1. スピン状態の保持:
   • NVセンターに捕獲された電子のスピン状態（上向き・下向き、およびその「重ね合わせ」）を、量子情報の「0」と「1」として利用します。
2. 光とマイクロ波による制御:
   • 操作: マイクロ波を照射してスピンの状態（0と1の組み合わせ）をコントロールします。
   • 読み出し: レーザー光を当てた際に発する蛍光の強弱によって、スピンの状態を読み取ります（ODMR：光検出磁気共鳴）。

3つの大きな強み

1. 室温・大気圧下で動作する

　超伝導方式など多くの量子コンピュータは、絶対零度近く（約-273℃）まで冷却する大型の冷凍機が必要です。一方、ダイヤモンドスピン方式は室温でも量子状態が壊れにくいという決定的な利点があります。

2. コヒーレンス時間（量子状態の維持時間）が長い

　ダイヤモンドの強固な結晶格子が外部ノイズから電子を保護するため、室温環境下であっても他の方式に比べて量子状態を長く維持できます。

3. 光（光子）との相性が良い

　電子スピンの状態をレーザー光（光子）に変換して出力できるため、光ファイバーなどを通じて離れた量子チップ同士を繋ぐ「量子インターコネクト」や「量子通信・量子インターネット」の技術として非常に有望視されています。

主な応用分野

• 量子計算・ネットワーク基盤
  • 小型・省電力な量子計算ユニットや、複数チップを光で結ぶ量子ネットワークのノード（中継点）。
• 超高感度量子センサ（量子センシング）
  • ナノサイズで動作するため、EV（電気自動車）のバッテリ内部の電流・温度の精密測定や、体内・細胞レベルの磁場や温度を計測する医療・バイオ領域での実用化が先行して進んでいます。

なぜオーストラリアと協力するのか

　富士通（そして日本）がオーストラリアと強力に連携している背景には、「研究レベルの高さ」「国の支援体制」「富士通の現地基盤」「地政学的パートナーシップ」という4つの明確な理由があります。

1. 豪州は世界有数の「量子技術の先進国」

　オーストラリアは、量子物理・量子アルゴリズム・量子光学などの分野で世界トップクラスの研究成果を誇ります。

• 強力な研究機関の集積: オーストラリア国立大学（ANU）やニューサウスウェールズ大学（UNSW）など、世界的な量子研究拠点や優秀な研究者・学生が多数存在します。

2. 政府主導の明確な国家戦略がある

　オーストラリア政府は「国家量子戦略（National Quantum Strategy）」を掲げ、量子技術を将来の国家成長エンジンと位置付けています。

• 国を挙げて予算投下や産業エコシステムの構築を進めているため、企業にとっても技術実証（PoC）や社会実装を進めやすい環境が整っています。

3. 日本（ハード）と豪州（ソフト・理論）の強みが補完し合える

• 日本（富士通）の強み: 超伝導量子コンピュータの実機開発や、大規模なシステム統合・インフラ技術。
• 豪州の強み: 最先端の量子アルゴリズム開発、量子光学技術、理論的アプローチ。両者が組むことで、「ハードウェアを作る技術」と「それを動かすソフトや活用アイデア」を最短距離で融合させることができます。

4. 富士通の現地での強いビジネス基盤

　富士通はオーストラリアのIT市場（特に政府機関や大手企業）において長年にわたる実績と高い信頼を得ています。

　ゼロから現地市場に参入するのではなく、すでに構築された信頼関係をベースに産官学の巨大プロジェクトを立ち上げやすいというメリットがありました。

5. 経済安全保障（クアッド等の枠組み）

　量子技術は将来の暗号解読や産業競争力を左右する「特定重要技術」です。

　日米豪印（Quad）などのフレームワークに基づき、価値観を共有する信頼できる国同士でサプライチェーンや標準化（ルール作り）を主導していくという地政学的な狙いも含まれています。