IBM、量子プロセッサー間の状態転送忠実度99％を実証　モジュール型FTQCの実現へ前進

【記事タイトル】 IBM、量子プロセッサー間の状態転送忠実度99％を実証　モジュール型FTQCの実現へ前進 【記事本文】 IBMは、2基のIBM Quantum Nighthawk R1を希釈冷凍機内で4本のl-couplerにより接続する研究成果を公表した。量子状態量子状態Quantum State量子系がどのような状態にあるかを表すもので、測定したときに得られる結果の確率などを決める。QI補足量子状態は、量子ビットの「0か1か」という単純な値そのものではない。重ね合わせや混合状態などを含み、どのように準備・測定されたかも重要になる。転送忠実度は最大99.3％、平均99％で、複数プロセッサーを組み合わせるモジュール型量子計算機の構成要素を示した。 ✍️ Quantum Indexの視点 発表内容の背景にある技術・事業上の意味と、数字や見出しだけでは見えにくい評価ポイントを解説します。 独自分析を読む ↓ 発表概要 実験では、各80センチメートルのアルミニウム同軸ケーブルを使った4本のl-couplerで、2基のNighthawk R1を接続した。l-couplerはケーブルに加え、簡素化されたl-qubitqubit量子ビット / Quantum Bit / Qubit量子コンピュータで情報を表す基本単位。0と1のどちらかだけでなく、それらを重ね合わせた量子状態を取れる。QI補足量子ビット数が多いほど必ず高性能とは限らない。誤り率、接続性、コヒーレンス時間や論理量子ビット数も重要になる。、調整可能なカプラー、関連コントローラーで構成される。開発目的のため外部に配線した量子ビットは一部だが、使用したチップ自体は完全なNighthawkプロセッサーである。 l-couplerモードの内部品質係数は94万だった。量子状態の転送忠実度は最大99.3％、平均99％を記録したほか、状態転送を利用した遠隔CZゲートでは4リンク平均94.75％の2量子ビットゲート忠実度ゲート忠実度Gate Fidelity / Quantum Gate Fidelity量子ゲート操作が、理想的な操作にどれだけ近く実行できたかを示す精度の指標。QI補足高いほど一般に良いが、測定方法や1量子ビット・2量子ビットゲートで値は異なる。比較時は評価条件も確認したい。を達成した。2本のl-couplerを同時に使い、独立したもつれ状態をモジュール間で生成する実験も行った。 重要ポイント ・2基のIBM Quantum Nighthawk R1を、各80センチメートルの4本のl-couplerで接続した。 ・量子状態転送忠実度は最大99.3％、4リンク平均で99％だった。 ・遠隔CZゲートの2量子ビットゲート忠実度は、4リンク平均94.75％だった。 ・2本のl-couplerを同時使用し、モジュール間で独立したもつれ状態を生成した。 ・IBMは歩留まりと再現性の向上、誤り率の低減、接続本数と着脱性の改善を進める方針である。 技術・事業上の意味 技術面では、単一チップの大型化だけに頼らず、複数の超伝導量子プロセッサー量子プロセッサー量子プロセッサ / Quantum Processor / Quantum Processing Unit / QPU量子ビットを搭載し、量子ゲートや測定などの量子計算処理を実行するハードウェアの中核部分。QI補足QPUの性能は量子ビット数だけでは判断できない。ゲート忠実度、接続性、速度、エラー率などを合わせて見る必要がある。間で量子情報を移動させるモジュール型構成の実現可能性を示した点に意味がある。複数の長距離リンクで平均99％の状態転送忠実度を得たことは、チップをまたぐ量子アルゴリズムや誤り訂正符号に向けた基盤となる。一方、遠隔CZゲートの忠実度は94.75％であり、状態転送の数値とは分けて評価する必要がある。 事業面では、接続方式がNighthawkに対応し、IBM Quantum Starling以降への拡張を想定しているため、IBMのモジュール型システム構想を具体化する成果と位置付けられる。ただし、耐障害性計算に必要なリンク数や目標誤り率、商用システムへの導入時期は示されていない。 今後の注目点 今後は、l-couplerの歩留まりと再現性がどこまで向上し、状態転送と遠隔ゲートの誤り率が低減するかが重要となる。より多くのリンクを大型プロセッサー間で同時に動作させた結果や、誤り訂正を含む高度な処理への統合状況も判断材料になる。Starlingに向けた搭載規模やシステム仕様、導入時期が具体化するかにも注目したい。 ✍️ Quantum Indexの視点 今回の成果は、IBMが目指すモジュール型量子コンピューターの実現に向けて、複数の実プロセッサーを接続する技術が具体化したことを示している。単一チップの量子ビット量子ビットQuantum Bit / Qubit量子コンピュータで情報を表す基本単位。0と1のどちらかだけでなく、それらを重ね合わせた量子状態を取れる。QI補足量子ビット数が多いほど必ず高性能とは限らない。誤り率、接続性、コヒーレンス時間や論理量子ビット数も重要になる。数を増やすだけでなく、複数のチップを高忠実度で接続することは、将来の大規模な誤り訂正型量子コンピューター（FTQCFTQCFault-Tolerant Quantum Computing / FTQC量子誤り訂正を用い、物理的なエラーが起きても正しい計算を続けられるようにする、将来の本格的な量子計算の方式。QI補足量子誤り訂正の実証とFTQCの実現は同義ではない。論理エラー率、必要な物理量子ビット数、論理ゲート性能などが重要になる。）に向けた重要な技術課題である。 複数量子プロセッサー量子プロセッサー量子プロセッサ / Quantum Processor / Quantum Processing Unit / QPU量子ビットを搭載し、量子ゲートや測定などの量子計算処理を実行するハードウェアの中核部分。QI補足QPUの性能は量子ビット数だけでは判断できない。ゲート忠実度、接続性、速度、エラー率などを合わせて見る必要がある。の接続は、IonQなども取り組む研究領域（https://quantumindex.jp/ionq-afrl-quantum-networking-phase-2-funding/）だが、その目的と方式には違いがある。IonQが光子を介して離れた量子システムを接続し、分散量子計算や量子通信ネットワークへの展開を目指す一方、IBMは希釈冷凍機内のプロセッサーをマイクロ波で接続し、複数チップを一体の量子計算機として動作させることを目指している。 比較項目IBM（今回の研究）IonQ（AFRL関連）量子ビット方式超伝導イオントラップ接続方式マイクロ波・同軸ケーブル光子・光通信接続距離80cm離れた量子システム間、将来的には都市規模主な目的モジュール型FTQCの大規模化分散量子計算・量子通信通信インフラ希釈冷凍機内の専用接続光ファイバー・自由空間光通信今回の成果状態転送忠実度99％、遠隔CZゲート忠実度ゲート忠実度Gate Fidelity / Quantum Gate Fidelity量子ゲート操作が、理想的な操作にどれだけ近く実行できたかを示す精度の指標。QI補足高いほど一般に良いが、測定方法や1量子ビット・2量子ビットゲートで値は異なる。比較時は評価条件も確認したい。94.75％AFRLから750万ドルの継続資金を獲得主な技術課題遠隔ゲートのエラー率低減、接続数の拡大光損失、もつれ生成率、長距離接続の安定性 IBMとIonQの量子プロセッサー接続技術の比較 短距離接続に特化したIBMの方式は、高頻度かつ低遅延の量子演算が求められるFTQCの大規模化に適していると考えられる。一方、IonQの光接続方式は、離れた量子システムを結ぶことができ、将来的な分散型量子計算や量子インターネットへの応用に適している。両者は必ずしも競合するものではなく、単一システム内のモジュール化と、複数システム間のネットワーク化という異なる階層の技術として捉えることができる。 ただし、IBMが今回達成した平均99％の状態転送忠実度と、平均94.75％の遠隔CZゲート忠実度は区別する必要がある。実際の量子アルゴリズムや誤り訂正では、状態を転送できるだけでなく、プロセッサー間で高忠実度の量子ゲートを繰り返し実行できることが求められる。今回の遠隔ゲートのエラー率約5.25％は依然として大きく、大規模な耐障害性計算を実現できる性能には達していない。 今回の実証は、完成したモジュール型量子コンピューターではなく、その構成要素となる接続技術の検証と位置付けられる。今後は遠隔ゲート忠実度の改善に加え、多数のリンクを同時動作させた際の性能、さらには複数チップをまたぐ量子誤り訂正量子誤り訂正Quantum Error Correction / QEC複数の物理量子ビットに情報を分散して持たせ、量子状態を直接壊さずにエラーを検出・訂正する技術。QI補足実施しただけで実用的な耐障害性が得られるわけではない。論理エラー率が物理エラー率より改善しているかが重要になる。の実証が、IBM Quantum Starling以降のロードマップを評価する重要な指標となる。 NETWORKIBM Quantumを取り巻く業界ネットワークを見る →（/qi-network/） 関連記事 ・IonQ、米空軍研究所から750万ドルの継続資金　量子ネットワークの実環境運用へ（https://quantumindex.jp/ionq-afrl-quantum-networking-phase-2-funding/） ・QuEra調査、量子技術の評価軸は「量子ビット数」からQEC・論理性能へ　IBMにも共通する転換（https://quantumindex.jp/quera-quantum-readiness-survey-fault-tolerance-2026/） ・Quantinuum、論理忠実度99.9995％を達成　現行Heliosで次世代Solの性能目標を一部先取り（https://quantumindex.jp/quantinuum-helios-logical-fidelity-999995/） 出典 発表元の記事を読む（https://www.ibm.com/quantum/blog/connecting-quantum-processors-with-l-couplers） この記事が参考になりましたら、ぜひシェアしてください。 ──────────────────── 【AIへの評価依頼】 以下の記事を、文章の上手さではなく、**専門メディアとしての独自の情報価値**という観点から厳しく評価してください。 一般的な生成AIでも作れる要約、言い換え、専門用語の説明、「今後に注目」「達成時期は未定」などの一般論は、文章として良質でも高く評価しないでください。 評価ランクは以下の5段階です。 * **S — 高度な独自専門分析**：複数の情報、比較、業界知見などを統合し、元資料を個別に読むだけでは得にくい重要な洞察・評価・全体像を提示している * **A — 対象固有の専門分析**：その企業・技術・発表に固有の比較、推論、検証、評価が明確にある * **B — 専門解説中心**：専門的な解説や整理はあるが、対象固有の独自分析は限定的 * **C — 一次情報の整理・要約**：一次情報の要約が中心だが、人による編集・整理・補足として一定の付加価値がある * **D — AI要約・整形レベル**：一般的な生成AIによる一次情報の要約・整形と大きな差がなく、独自分析や独自情報価値がほぼない **S評価に、独自取材、独自データ、独自計算、新事実の発見は必須ではありません。** 複数の公開情報を横断して比較・統合し、読者が元資料を個別に読むだけでは容易に得られない重要な洞察や全体像を提示していれば、Sとなり得ます。一方で、単に情報量が多い、対象数が多い、専門用語が多いという理由だけでSと評価しないでください。 特に、次の点を確認してください。 * 元の発表資料を読むだけでは得にくい情報や視点があるか * 対象固有の比較、推論、検証、評価があるか * 複数の情報を統合することで、新しい理解や全体像を提示しているか * 一般的な生成AIでも容易に作れる内容ではないか * 専門用語や「分析」「注目点」などの見出しだけで高評価していないか 回答では、まず上記の**S〜Dのランク一覧を簡潔に示したうえで、「今回の記事はこの中でどのランクか」を明確に示してください。** 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IBMは、2基のIBM Quantum Nighthawk R1を希釈冷凍機内で4本のl-couplerにより接続する研究成果を公表した。量子状態量子状態Quantum State量子系がどのような状態にあるかを表すもので、測定したときに得られる結果の確率などを決める。QI補足量子状態は、量子ビットの「0か1か」という単純な値そのものではない。重ね合わせや混合状態などを含み、どのように準備・測定されたかも重要になる。転送忠実度は最大99.3％、平均99％で、複数プロセッサーを組み合わせるモジュール型量子計算機の構成要素を示した。

発表概要

実験では、各80センチメートルのアルミニウム同軸ケーブルを使った4本のl-couplerで、2基のNighthawk R1を接続した。l-couplerはケーブルに加え、簡素化されたl-qubitqubit量子ビット / Quantum Bit / Qubit量子コンピュータで情報を表す基本単位。0と1のどちらかだけでなく、それらを重ね合わせた量子状態を取れる。QI補足量子ビット数が多いほど必ず高性能とは限らない。誤り率、接続性、コヒーレンス時間や論理量子ビット数も重要になる。、調整可能なカプラー、関連コントローラーで構成される。開発目的のため外部に配線した量子ビットは一部だが、使用したチップ自体は完全なNighthawkプロセッサーである。 l-couplerモードの内部品質係数は94万だった。量子状態の転送忠実度は最大99.3％、平均99％を記録したほか、状態転送を利用した遠隔CZゲートでは4リンク平均94.75％の2量子ビットゲート忠実度ゲート忠実度Gate Fidelity / Quantum Gate Fidelity量子ゲート操作が、理想的な操作にどれだけ近く実行できたかを示す精度の指標。QI補足高いほど一般に良いが、測定方法や1量子ビット・2量子ビットゲートで値は異なる。比較時は評価条件も確認したい。を達成した。2本のl-couplerを同時に使い、独立したもつれ状態をモジュール間で生成する実験も行った。

重要ポイント

• 2基のIBM Quantum Nighthawk R1を、各80センチメートルの4本のl-couplerで接続した。
• 量子状態転送忠実度は最大99.3％、4リンク平均で99％だった。
• 遠隔CZゲートの2量子ビットゲート忠実度は、4リンク平均94.75％だった。
• 2本のl-couplerを同時使用し、モジュール間で独立したもつれ状態を生成した。
• IBMは歩留まりと再現性の向上、誤り率の低減、接続本数と着脱性の改善を進める方針である。

技術・事業上の意味

技術面では、単一チップの大型化だけに頼らず、複数の超伝導量子プロセッサー量子プロセッサー量子プロセッサ / Quantum Processor / Quantum Processing Unit / QPU量子ビットを搭載し、量子ゲートや測定などの量子計算処理を実行するハードウェアの中核部分。QI補足QPUの性能は量子ビット数だけでは判断できない。ゲート忠実度、接続性、速度、エラー率などを合わせて見る必要がある。間で量子情報を移動させるモジュール型構成の実現可能性を示した点に意味がある。複数の長距離リンクで平均99％の状態転送忠実度を得たことは、チップをまたぐ量子アルゴリズムや誤り訂正符号に向けた基盤となる。一方、遠隔CZゲートの忠実度は94.75％であり、状態転送の数値とは分けて評価する必要がある。 事業面では、接続方式がNighthawkに対応し、IBM Quantum Starling以降への拡張を想定しているため、IBMのモジュール型システム構想を具体化する成果と位置付けられる。ただし、耐障害性計算に必要なリンク数や目標誤り率、商用システムへの導入時期は示されていない。

今後の注目点

今後は、l-couplerの歩留まりと再現性がどこまで向上し、状態転送と遠隔ゲートの誤り率が低減するかが重要となる。より多くのリンクを大型プロセッサー間で同時に動作させた結果や、誤り訂正を含む高度な処理への統合状況も判断材料になる。Starlingに向けた搭載規模やシステム仕様、導入時期が具体化するかにも注目したい。

✍️ Quantum Indexの視点

今回の成果は、IBMが目指すモジュール型量子コンピューターの実現に向けて、複数の実プロセッサーを接続する技術が具体化したことを示している。単一チップの量子ビット量子ビットQuantum Bit / Qubit量子コンピュータで情報を表す基本単位。0と1のどちらかだけでなく、それらを重ね合わせた量子状態を取れる。QI補足量子ビット数が多いほど必ず高性能とは限らない。誤り率、接続性、コヒーレンス時間や論理量子ビット数も重要になる。数を増やすだけでなく、複数のチップを高忠実度で接続することは、将来の大規模な誤り訂正型量子コンピューター（FTQCFTQCFault-Tolerant Quantum Computing / FTQC量子誤り訂正を用い、物理的なエラーが起きても正しい計算を続けられるようにする、将来の本格的な量子計算の方式。QI補足量子誤り訂正の実証とFTQCの実現は同義ではない。論理エラー率、必要な物理量子ビット数、論理ゲート性能などが重要になる。）に向けた重要な技術課題である。

複数量子プロセッサー量子プロセッサー量子プロセッサ / Quantum Processor / Quantum Processing Unit / QPU量子ビットを搭載し、量子ゲートや測定などの量子計算処理を実行するハードウェアの中核部分。QI補足QPUの性能は量子ビット数だけでは判断できない。ゲート忠実度、接続性、速度、エラー率などを合わせて見る必要がある。の接続は、IonQなども取り組む研究領域だが、その目的と方式には違いがある。IonQが光子を介して離れた量子システムを接続し、分散量子計算や量子通信ネットワークへの展開を目指す一方、IBMは希釈冷凍機内のプロセッサーをマイクロ波で接続し、複数チップを一体の量子計算機として動作させることを目指している。

比較項目	IBM（今回の研究）	IonQ（AFRL関連）
量子ビット方式	超伝導	イオントラップ
接続方式	マイクロ波・同軸ケーブル	光子・光通信
接続距離	80cm	離れた量子システム間、将来的には都市規模
主な目的	モジュール型FTQCの大規模化	分散量子計算・量子通信
通信インフラ	希釈冷凍機内の専用接続	光ファイバー・自由空間光通信
今回の成果	状態転送忠実度99％、遠隔CZゲート忠実度ゲート忠実度Gate Fidelity / Quantum Gate Fidelity量子ゲート操作が、理想的な操作にどれだけ近く実行できたかを示す精度の指標。QI補足高いほど一般に良いが、測定方法や1量子ビット・2量子ビットゲートで値は異なる。比較時は評価条件も確認したい。94.75％	AFRLから750万ドルの継続資金を獲得
主な技術課題	遠隔ゲートのエラー率低減、接続数の拡大	光損失、もつれ生成率、長距離接続の安定性

短距離接続に特化したIBMの方式は、高頻度かつ低遅延の量子演算が求められるFTQCの大規模化に適していると考えられる。一方、IonQの光接続方式は、離れた量子システムを結ぶことができ、将来的な分散型量子計算や量子インターネットへの応用に適している。両者は必ずしも競合するものではなく、単一システム内のモジュール化と、複数システム間のネットワーク化という異なる階層の技術として捉えることができる。

ただし、IBMが今回達成した平均99％の状態転送忠実度と、平均94.75％の遠隔CZゲート忠実度は区別する必要がある。実際の量子アルゴリズムや誤り訂正では、状態を転送できるだけでなく、プロセッサー間で高忠実度の量子ゲートを繰り返し実行できることが求められる。今回の遠隔ゲートのエラー率約5.25％は依然として大きく、大規模な耐障害性計算を実現できる性能には達していない。

今回の実証は、完成したモジュール型量子コンピューターではなく、その構成要素となる接続技術の検証と位置付けられる。今後は遠隔ゲート忠実度の改善に加え、多数のリンクを同時動作させた際の性能、さらには複数チップをまたぐ量子誤り訂正量子誤り訂正Quantum Error Correction / QEC複数の物理量子ビットに情報を分散して持たせ、量子状態を直接壊さずにエラーを検出・訂正する技術。QI補足実施しただけで実用的な耐障害性が得られるわけではない。論理エラー率が物理エラー率より改善しているかが重要になる。の実証が、IBM Quantum Starling以降のロードマップを評価する重要な指標となる。

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