日本初のフルスタック中性原子量子コンピュータ「春海」が稼働

大学共同利用機関法人　自然科学研究機構　分子科学研究所

2026年8月24日 10時12分

自然科学研究機構　分子科学研究所（愛知県岡崎市/所長：渡辺芳人　以下分子研）は、大森賢治教授が主導する研究チームが開発した日本初、世界でも数少ないフルスタック中性原子量子コンピュータ「春海」が稼働を開始したと発表しました。

図1．分子研で稼働した日本初のフルスタック中性原子量子コンピュータ「春海」（撮影：富田隆文）

量子コンピュータは世界中で様々な方式による開発競争が進んでいますが、実用化には規模の拡大、計算中に発生するエラーへの対策といった課題があります。これらの課題の克服が期待できる画期的な新方式として近年、急速に世界の産学官で注目が高まっているのが、原子１個１個を量子ビット（注1）として用いる「中性原子方式」です。中性原子方式は、

室温で動作し冷凍機を必要としない
量子ビットである原子を計算途中に移動させることで任意の量子ビット間に量子もつれ（注2）（量子
コンピュータの速さの源泉）を実現できる
アルゴリズムに最適な量子ビット配置をその都度柔軟に設定できる
量子ビット数を増やすのが比較的容易である
量子ビットが情報を保持できる時間が長い

などの優れた特徴を有しています。

分子研・大森賢治教授は、内閣府／JSTムーンショット型研究開発事業目標6「誤り耐性型汎用量子コンピュータの実現」において、「大規模・高コヒーレンスな動的原子アレー型・誤り耐性量子コンピュータ」のプロジェクトマネージャとして、中性原子量子コンピュータの研究・開発を行ってきました。同チームでは、量子コンピュータの実用化を目指し、中性原子方式では日本初、世界でも数少ないフルスタック量子コンピュータを開発し、「春海（しゅんかい）※」と命名しました（図1）。

※日本で初めて独自の暦法を作り出した、江戸時代の天文学者「渋川春海」に由来しています。天球上の天体運行の計算は、量子状態のブロッホ球（計算素子である量子ビットの状態を表現する球）上での制御を想起させます。精緻な計算に基づき、初めての日本独自の暦法を生み出すに至った渋川春海のように、日本初のフルスタック中性原子量子コンピュータが精緻な量子計算を実行することを願い、命名しました。（自然科学研究機構分子科学研究所　富田隆文助教）

「フルスタック」とは図２に示されるように、ユーザーからの入力を計算装置の駆動信号に変換し、計算を実行・出力するために必要な、複数のレイヤー（スタック）を統合したシステムのことを指しており、私たちが日常生活で活用しているパソコンやスパコンなどもフルスタックシステムにあたります。この量子コンピュータ内部では、対物レンズでレーザー光を強く集光して発生させた「光ピンセット（注3）」によって原子量子ビットを配列上に捕捉し、マイクロ波およびレーザー光を原子に照射することで量子的な計算を行います。計算結果は、カメラを通じて原子1個1個の蛍光を観測することで読み出されます。本フルスタック量子コンピュータ「春海」の開発では、大森ムーンショットプロジェクト内の産学の強固な連携を活用し、分子研が中心となって、ソフトウェアスタックを株式会社日立製作所と、そして計算を行う量子処理ユニット（QPU）スタックを米国Infleqtion社と共同で開発しました。日立製作所とInfleqtion社はいずれも大森ムーンショットプロジェクトの課題推進者です。

本フルスタック量子コンピュータは、初期段階では50量子ビット程度を使用し、その後500量子ビット程度まで規模を拡大する予定です。さらに、部分的に外部ユーザーへの公開を行いアプリケーションの開発や量子誤り訂正（注4）の実証・高度化を目指します。また、大森教授が創業者兼エグゼクティブアドバイザーを務める（株）Yaqumo社とは、量子コンピュータの社会実装及び高度化の観点から連携を進める予定です。

■今後の展開

2026年4月から第二期に入った大森ムーンショットプロジェクト「中性原子型誤り耐性量子コンピュータ」では、インテグレーション技術や制御系の開発と高度化、誤り耐性に向けた高度化と大規模化、高忠実度量子計算を長時間継続できる高安定化のための運用などを進めます。最終年度の2030年度までには、10,000物理量子ビットを実装し、外部ユーザーが利用可能な量子誤り検出・訂正機能を備えた大規模かつ高機能な中性原子型誤り耐性量子コンピュータの実現を目指します。

■自然科学研究機構分子科学研究所　大森賢治教授コメント

中性原子方式の量子コンピュータは、開発が先行する超伝導方式の限界を超え得る新しい方式として、最近世界中で急激に注目を集めています。この最先端方式において、私たちが日本初、世界でも数少ないフルスタック量子コンピュータを開発し稼働させたことの意味は非常に大きいと思います。今後、例えば理論・ソフトウェア研究者の外部利用による誤り訂正技術の開発、さらには企業の研究者による実用的な応用に向けた外部利用等によって、世界中の産学官のさまざまな分野への波及効果が期待されます。また、春海と分子研既存のスパコン共同利用施設を融合させた量子-GPUハイブリッドコンピューティングセンターへの発展も期待されます。

用語解説

（注1）量子ビット：量子コンピュータにおける情報の基本単位。従来のビットが「0または1」のどちらか一方しか取れないのに対し、量子ビットは量子力学的な「重ね合わせ」により「0と1の両方の状態」を同時に表現できる。

（注2）量子もつれ：2つ以上の粒子（量子）が、離れていても互いに強い関連性（相関）を持ち、一方の観測結果がもう一方の状態を瞬時に決定する量子力学特有の現象。エンタングルメントともいう。

（注3）光ピンセット：レーザー光を集光することで、原子や誘電体物質などの微粒子をその焦点位置に捕捉できる技術。

（注4）量子誤り訂正：量子コンピュータの計算過程で、量子ビット制御の不正確性や、量子ビットが周囲の環境から影響を受けることで生じる計算エラーを修正すること。量子状態は非常に脆く壊れやすいため、量子コンピュータには不可欠な技術。