IBM 量子コンピューティング 2025-2029: 耐故障量子アドバンテージへの競争
エグゼクティブ・サマリー
IBMは量子コンピューティング革命の最前線に立っている。 IBMは量子コンピューティング革命の最前線に立っている。最近発表されたIBM Quantum Nighthawkプロセッサと、2029年までの包括的なロードマップによって、IBMは今日の量子ユーティリティから野心的な道筋を描いている。 2029年までの包括的なロードマップを発表したIBMは、今日の量子ユーティリティの実証から、フォールト・トレラント（耐障害性）な量子コンピューティングの実現まで、野心的な道筋を描いている。 億ゲートの回路を走らせることができる耐障害性量子コンピューターへの野心的な道筋を描いている。
この旅には、画期的なハードウェアの革新、Qiskitを通じた革命的なソフトウェアの開発が含まれます、 シスコのような業界リーダーとの戦略的パートナーシップ、そして高度な製造能力の確立が含まれる。 IBMは、量子的優位に向けた競争における明確なリーダーとしての地位を確立しています。
量子アドバンテージの夜明け
量子コンピューティングの展望が極めて重要な局面を迎えている。IBMの研究者とそのグローバル・パートナーは現在 IBMの研究者と世界的なパートナーは現在、古典的なスーパーコンピューターの能力に挑戦する量子回路を実証している。 専門家が "量子アドバンテージ時代 "と呼ぶものの始まりである。 [1]
先ごろ開催された量子開発者会議において、IBMは量子の優位性に関する3つの実験候補を発表した。 観測可能な推定、変分アルゴリズム、そして効率的な古典的検証を伴う問題に及ぶ。 検証を行う。これらの進歩を厳密に検証するため、IBMはAlgorithmiq、Flatiron Instituteの研究者、BlueQQと提携した。 およびBlueQubitと提携し、コミュニティ主導のオープンな量子アドバンテージ・トラッカーを立ち上げた。
「IBMは、量子ソフトウェアの発明と拡張を迅速に行える唯一の企業であると確信しています、 IBMは、量子ソフトウェア、ハードウェア、ファブリケーション、エラー訂正を迅速に発明・拡張し、革新的なアプリケーションを開発できる唯一の企業だと確信しています、 とIBMリサーチ・ディレクターでIBMフェローのジェイ・ガンベッタは述べた。 [1]
IBM Quantum Nighthawk：優位性のためのアーキテクチャ
IBM Quantum Nighthawkプロセッサーは、量子アーキテクチャー設計におけるパラダイム・シフトを象徴している。120量子ビットの正方格子トポロジー Nighthawkは、120量子ビットの正方格子トポロジーを中心に構築され、218個の次世代調整可能カプラーを内蔵している。 IBM Quantum Heronの176個のカプラーから大幅に増加した。 [2]
この強化された接続性により、量子アドバンテージ・アプリケーションに不可欠な低エラー・レートを維持しながら、従来のIBMプロセッサよりも30%複雑な回路を実現することができる。 量子アドバンテージ・アプリケーションに不可欠な低エラー・レートを維持します。正方格子設計により 各量子ビットが4つの最近接量子ビットに直接接続することを保証します。 正方格子デザインは、各クォビットが4つの最近接ビットに直接接続することを保証します。
技術仕様
| 特徴 | IBMクアンタム・ヘロン | IBMクアンタム・ナイトホーク |
|---|---|---|
| キュービット | 133 | 120 |
| トポロジー | ヘビーヘックス | 正方格子 |
| カプラー | 176 | 218 |
| ゲート数 | 5,000 | 5,000人以上（15,000人まで拡大可能） |
| 回路の複雑さ | ベースライン | 30% より複雑 |
ナイトホークのロードマップは、2025年に提供される最初の5,000ゲートの能力を超えて拡張される。IBMの予測では 2026年末には7,500ゲート、2027年には10,000ゲートに達し、最終的には2028年までに15,000の2量子ビットゲートを実現するとIBMは予測している。 モジュール間接続用のlカプラと組み合わせれば、Nighthawkベースのシステムは1,000以上の接続された量子ビットをサポートすることができる。 接続された量子ビットをサポートできる。
IBM Quantum Loon：フォールトトレランスの青写真
Nighthawk の開発スケジュールと並行して、IBM Quantum Loon は実験的な概念実証プロセッサとして機能します。 フォールト・トレラント量子コンピューティング（FTQC）に必要なすべての重要なコンポーネントを実証するコンセプト実証用プロセッサーである。 コンピューティング（FTQC）に必要なすべての重要なコンポーネントを実証する。この112量子ビットのプロセッサーは、量子パリティ検査（qTQC）に必要なアーキテクチャーの基礎を検証するものである。 低密度パリティ検査（qLDPC）符号に必要なアーキテクチャ基盤を検証する。 [3]
Loonには、同一チップ内の離れた量子ビット間の長距離接続を可能にするc-カプラ、複数の高品質配線層、量子ビットのリセット機能など、いくつかの画期的な技術が組み込まれている。 同一チップ内の離れた量子ビット間の長距離接続を可能にするcカプラ、複数の高品質ルーティング層、エラー訂正プロトコルに不可欠な量子ビットリセット機能 エラー訂正プロトコルに不可欠な量子ビットリセット機能などである。これらの技術革新は、IBMの2変量バイシクルコードの技術的基盤を形成している。 バイシクルコードの技術的基盤を形成しています。このバイシクルコードは、物理的な量子ビットのオーバーヘッドをサーフェスコードと比較して最大90%削減します。
Starlingへの耐障害性ロードマップ
c-カプラ、qLDPCアーキテクチャ、およびすべての主要なFTQCコンポーネントを実証する実験用プロセッサ。完成 年末までに組み立てを完了。
最初 quantum ai qLDPCメモリに情報を格納し、付属の論理処理ユニット（LPU）で処理できるプロセッサ・モジュール。 論理処理ユニット(LPU)。
ユニバーサルアダプターを用いたqLDPCモジュール間のエンタングルメントの実証。 計算を可能にする。
複数のモジュールにまたがるマジックステート・インジェクションを統合し、普遍的なフォールトトレラント量子コンピューティング機能を実証。 量子コンピューティング能力を示す。
1億量子ゲートを実行可能な200個の論理量子ビットを搭載した本格的な耐障害性量子コンピューター ゲート
Starlingシステムは、IBMの耐障害性量子コンピューティング研究の集大成である。Nature誌に発表された Nature誌に発表された画期的な2変量自転車コードに基づき、Starlingは、論理処理ユニットとユニバーサル・アダプターを使用したモジュラー・アーキテクチャーを実装する。 論理処理ユニットとユニバーサル・アダプターを使用したモジュラー・アーキテクチャーを実装し、前例のない計算スケールを実現する。 [4]
Qiskitエボリューション：量子アドバンテージのためのソフトウェア
ハードウェアの進歩だけでは、量子的な優位性は得られない。 ソフトウェアと組み合わせる必要がある。IBMのオープンソースQiskit SDKは、量子プログラミングのスタンダードを作り続けている。 バージョン2.2では、競合プラットフォームを凌駕する性能向上を実現している。
最近のベンチマークでは、Qiskit SDK v2.2がTket 2.6.0のような代替フレームワークよりも83倍速く量子回路をトランスパイルすることが実証されています。 Tket 2.6.0のような代替フレームワークよりも83倍高速である。このパフォーマンスの優位性は、量子アドバンテージアプリケーションに必要な複雑な回路を扱う際に非常に重要になります。 量子アドバンテージアプリケーションに必要な複雑な回路を扱う場合、この性能優位性は非常に重要になります。 [5]
主なソフトウェア革新
C APIとHPCの統合： Qiskit v2.xは、ハイパフォーマンスコンピューティング環境とのネイティブ統合を可能にするC APIを導入しています。 高性能コンピューティング環境とのネイティブな統合を可能にする新しいC++インターフェースにより、量子クラシカルワークロードを分散コンピューティングインフラストラクチャで効率的に実行することができます。 効率的に実行できるようになります。
大規模な動的回路： 高度な回路注釈により、量子実行中に古典演算を組み込んだ実用規模の動的回路 を実現します。この機能により、2量子ビット・ゲートの要件を58%削減しながら、最大25%の高精度な結果が得られる。 TP8T削減することができます。
高度なエラー軽減： Samplomaticやエグゼキューター・プリミティブのような新しいツールにより、次のことが可能になります。 標準的な確率的エラー・キャンセル手法と比較して、サンプリング・オーバーヘッドを100倍以上削減できる。 確率的エラー・キャンセル法 [6]
IBMとシスコのパートナーシップ：量子コンピュータのネットワーキング
2025年11月、IBMとシスコは、ネットワーク化された分散型量子コンピューティング能力を開発するための画期的な協業を発表した。 量子コンピューティング機能を開発する画期的な提携を発表した。このパートナーシップは、2030年代初頭までに、複数の大規模で耐障害性のある量子コンピュータを統合された計算ネットワークに接続することを目的としている。 この提携は、2030年代初頭までに、複数の大規模量子コンピュータを統一された計算ネットワークに接続することを目的としている。 [7]
この共同研究は、量子コンピューティングの最も重要なスケーリングの課題のひとつである、個々の量子システムが提供できる以上の計算能力をいかに実現するかという課題に取り組むものである。 この共同研究は、量子コンピュータの最も重要なスケーリングの課題のひとつである、個々の量子システムが提供できる以上の計算能力をいかに達成するかという課題に取り組んでいる。量子コンピューターをネットワーク化することで 兆の量子ゲートを必要とする問題が理論的に実現可能になる。
テクニカル・アーキテクチャー
量子ネットワーキング・ユニット（QNU）： IBMは、量子プロセッシング・ユニット（QPU）内の静止した量子情報を IBMは、量子プロセッシング・ユニット（QPU）内の静止した量子情報を、ネットワーク接続を介して伝送可能な 転送するための特殊なインターフェースを開発する。
マイクロ波-光トランスデューサー： これらのデバイスによって、量子状態の長距離伝送が可能になる。 異なるビルやデータセンター間で量子コンピュータを接続できる可能性がある。
ネットワーク・インテリジェンス シスコの量子ネットワーキングフレームワークは、複雑な量子アルゴリズムをサポートするために、ネットワークパスを動的に再構成し、エンタングルメントリソースをオンデマンドで配布する。 エンタングルメント・リソースをオンデマンドで配布し、複雑な量子アルゴリズムをサポートする。
このパートナーシップは、2030年までに最初の概念実証を行い、2030年代後半までに量子インターネットの基盤技術を確立することを最終目標としている。 2030年代後半までに量子インターネットの基盤技術を確立する。
300mmファブリケーション：スケールでの製造
IBMのアルバニー・ナノテク・コンプレックスでの300mmウェハ製造への移行は、量子プロセッサ製造能力の根本的な転換を意味する。 量子プロセッサー製造能力の根本的な転換を意味する。この先進的な施設により、IBMは研究開発速度を2倍にすることができる。 チップの複雑さを10倍にする一方で、研究開発速度を2倍にすることができます。 [8]
300mmファブリケーション・プロセスには、IBMの量子工学の専門知識と最先端の半導体ツールが組み込まれている、 これにより、複数の設計反復を並行して進めることが可能になる。このアプローチにより、プロセッサーの開発期間はすでに半分以下に短縮されている。 フォールト・トレラント量子コンピューティングに必要な複雑なアーキテクチャをサポートしながら、開発期間を少なくとも半分に短縮している。
RelayBPデコーダー：リアルタイムエラー訂正
フォールトトレラントな量子コンピューティングには、エラーが蓄積されるよりも早くシンドローム情報を解読できるリアルタイムエラー訂正機能が必要だ。 リアルタイムエラー訂正機能が必要です。IBMのRelayBPデコーダーは、この重要な技術におけるブレークスルーを象徴しています。 この重要な技術において、IBMのRelayBPデコーダーは画期的な進歩を遂げている。 これは主要な代替アプローチの約10倍の速さである。 [9]
RelayBPアルゴリズムは、正確で、高速で、コンパクトで、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）や特定用途向け集積回路（ASIC）での実装に十分な柔軟性を持つように特別に設計されています。 フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（FPGA）や特定用途向け集積回路（ASIC）への実装が可能な柔軟性を備えています。 この成果は、IBMの当初の予定より丸1年早く完成したもので、IBMがロードマップのコミットメントを上回る能力を持っていることを示しています。 を実証するものです。
ポキプシーコンピューティング革新の遺産
IBMポキプシーの施設は、80年以上にわたるコンピューティング革新の遺産を受け継いでいます。 1941年の設立以来、この歴史的な施設は、IBM 701（1952年の同社初の商用コンピュータ）、画期的なSystem/360メインフレーム・シリーズを含む画期的な開発の拠点となってきました。 IBM 701（1952年、同社初の商用コンピューター）、画期的なSystem/360メインフレーム・シリーズ、そして今日の最先端量子コンピューターなど、画期的な開発が行われてきました。 そして今日の最先端量子コンピュータがある。
ポキプシーにある既存のIBM量子データセンターは、現在、IBM量子プラットフォームを通じてアクセス可能な、世界で最も強力な量子コンピューターをホストしている。 IBM Quantum Platformを通じてアクセスできる。2029年までには、この施設にスターリング・システムが設置され、ポキプシーの目覚ましいコンピューティングの歴史の次の章を飾ることになる。 ポキプシーの卓越したコンピューティングの歴史における次の章を象徴している。 [4]
クォンタム・アドバンテージ
| 年 | マイルストーン | ゲート数 | キュービット | 意義 |
|---|---|---|---|---|
| 2025 | ナイトホーク打ち上げ | 5,000 | 120 | 正方格子トポロジー、量子アドバンテージ探索 |
| 2026 | クォンタム・アドバンテージ | 7,500 | 360 | 地域社会による量子の優位性の検証 |
| 2027 | ユーティリティ・スケール | 10,000 | 500+ | 商用量子応用 |
| 2028 | モジュール・ネットワーク | 15,000 | 1,000+ | 多モジュール量子系 |
| 2029 | スターリング FTQC | 100,000,000 | 200論理 | フォールトトレラント量子コンピューティング |
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よくある質問
情報源と参考文献
画像クレジット この記事に掲載されている画像はすべて、IBM Research、IBM Newsroom公式発表、および認定テクノロジー・メディアから提供されたものです、 および認定テクノロジー・メディアから提供されたものです。量子プロセッサーの画像、施設の写真、およびシステムのレンダリング画像は、IBM Corporationの提供によるものです。 IBM Corporationの提供によるもので、教育および報道目的で使用されています。その他の可視化画像は、The Next Platformより、 Tom's Hardware、およびThe Quantum Insider。
IBM公式発表
IBM Quantumブログ記事
研究論文
IBM Quantum Platform & コミュニティ
クリストフ・ジョージAIストラテジスト、フィンテック・コンサルタント、QuantumAI.co発行人
クリストフ・ジョージは、人工知能、アルゴリズム取引、オンライン金融教育の交差点で10年以上の経験を持つベテランのデジタル戦略家であり、フィンテック出版社である。QuantumAI.coの立役者として、クリストフは量子力学を駆使した取引、AIベースの市場予測システム、次世代投資プラットフォームの台頭を探る専門家の査読付き記事を何百本も作成・出版している。
クリストフ・ジョージを信頼する理由
✅ 経験:フィンテック出版、アフィリエイト・コンプライアンス、AIコンテンツ開発で10年以上。
🧠 専門知識:アルゴリズム取引プラットフォーム、量子コンピューティングのトレンド、進化する規制環境に関する深い知識。
🔍 権威性:業界ブログ、暗号レビュー・ネットワーク、独立系ウォッチドッグ・フォーラムで引用。
🛡 信頼性:事実確認、詐欺の摘発、金融における倫理的なAI採用の推進に尽力。
