QuantinuumとGE Vernova、超伝導の量子モデルで提携
QuantinuumとGE Vernovaは、HeliosとFermi-Hubbardモデルを用いて高温超伝導を研究し、産業用エネルギー分野での活用可能性を探る。
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QuantinuumとGE VernovaのAdvanced Research Centerは、高温超伝導に焦点を当てた共同研究を開始した。10月27日にThe Quantum Insiderが伝えた発表によるものだ。このプロジェクトでは、Quantinuumの量子コンピューターHeliosと開発者向けプラットフォームNexus、そしてGE Vernovaの材料科学・工学の知見を組み合わせ、超伝導材料に関連する簡略化モデルにおける電子の振る舞いを調べる。
発表された内容
この共同研究の中心となるのは、相互作用する電子を研究するための標準的な枠組みであるFermi–Hubbardモデルだ。発表によると、両社は高温超伝導に関連する物理メカニズムを調査し、その研究において量子コンピューティングがどのように役立つ可能性があるかを評価したい考えだ。
GE Vernovaはこのテーマに、産業エネルギーの観点から取り組んでいる。発表では、長期的な応用先として、より軽量な発電機、より小型のモーター、限られたスペースでより多くの電力を運べ、障害への耐性も高い電力インフラが挙げられている。一方で、冷却、製造、材料性能、コストといった大きな実用上の障壁が依然として残っていることも強調している。
GE Vernovaで計算材料物理学を担当するシニアサイエンティスト、Jonathan Owensは、この取り組みについて、難しい材料科学上の課題を探ると同時に、量子手法がどこで貢献し得るのかに関する社内理解を深めることを目的としていると述べた。
技術的な詳細
高温超伝導は、強く相互作用する電子が関与し、その集団的な振る舞いを従来の計算手法で捉えるのが難しいため、モデル化が困難だ。発表によれば、Fermi–Hubbardモデルは産業材料を完全に記述するものではないが、基礎となる物理を研究するための簡略化された設定として広く使われている。
Quantinuumによると、この研究は同社研究者によるこれまでの成果を土台に進められる。研究者らはHelios上で動作させたFermi–Hubbardモデルにおいて、s波とd波の両方を含む超伝導ペアリング相関を測定してきた。Quantinuumの説明では、これらの実験は、超伝導研究に関連する量子状態を準備し、測定できる能力を示したという。
この研究では、HeliosへのクラウドアクセスやNexusソフトウェア環境を含む、Quantinuumのフルスタック提供が活用される。発表ではNexusを、アプリケーションの開発と実行に向けてハードウェアとソフトウェアのツールをつなぐ統合プラットフォームだと説明している。
Quantinuumはまた、Heliosを「世界で最も高精度な量子コンピューター」と表現しており、この主張は2025年12月31日時点の2量子ビットゲート忠実度に基づくとしている。
なぜ重要か
今回の発表は、量子コンピューティングでよく見られる構図を示している。すなわち、単純化されてはいるものの科学的に重要なモデル問題を用いて、ハードウェアの能力と産業的な関連性の橋渡しをしようとするものだ。超伝導は有力な対象といえる。重要な領域でなお科学的に未解明である一方、その実用的な意味合いは電気機器との関係で説明しやすいためだ。
GE Vernovaにとって、この協業は当面の製品開発以上に、能力構築の意味合いが強いように見える。発表によれば、同社はこれまでにシミュレーテッド量子プロセッサーを用いた炭素回収材料向け量子アルゴリズムの研究成果を公表しており、今回の新たなプログラムはそれを別の材料研究分野へ広げるものとして位置づけられている。
Quantinuumにとっては、この提携は量子シミュレーションの産業向け実証事例となる。量子シミュレーションは、量子ハードウェアとの長期的な適合性が高い分野としてしばしば挙げられている。
注目点
重要な問いは、この共同研究が概念実証レベルのシミュレーションを超える知見を生み出せるかどうかだ。発表はこの点について慎重であり、簡略化モデルから実用材料へ結果を落とし込むには、継続的な科学・工学上の取り組みが必要になるとしている。
この慎重さは重要だ。両社は新たな超伝導体や、短期的に商用化可能なエネルギー機器を主張しているわけではない。そうではなく、確立された理論モデルを出発点として、量子コンピューティングの手法を産業的に意味のある材料科学の課題へ結びつける試みとして、このプロジェクトを位置づけている。
出典
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