量子コンピュータの実用化はどこまで近づいた？富士通最新の「STARアーキテクチャ」が導く未来とは

こんにちは！グローバルマーケティング本部マーケティング戦略統括部の今井です。

この度、富士通は大阪大学との共同研究成果として、量子コンピュータの実用化に重要な貢献をもたらす技術、「STARアーキテクチャ」に関するアップデートを発表しました。

皆さんは量子コンピュータの活用が、遠い未来の話だと思っていませんか？ 確かに、実用化は数十年先…なんて言われることもあります。
ですが、今回発表した最新の「STARアーキテクチャ」によって、材料開発や新薬、エネルギー問題の解決など、私たちの日常にその恩恵がもたらされる日が、少し近づくかもしれません。
この記事では、「STARアーキテクチャ」の簡単な解説とともに、その開発に携わった研究者たちの想いをインタビューしてきました。研究者目線の開発裏話もたっぷり聞きましたので、ぜひ最後までお付き合いください！

「STARアーキテクチャ」ってなに？なぜ今、こんなに注目されているの？

皆さんは、量子コンピュータと聞くとどんなイメージが浮かびますか？
すごく複雑な計算ができるコンピュータといった印象が多いのではないでしょうか。ですが、実はまだ完璧ではない部分もあるのです。特に大きな課題はエラー訂正で、そのためには、たくさんの量子ビットが必要ということです。

そこで登場するのが、2026年3月25日に富士通と大阪大学が発表した最新技術「STARアーキテクチャ」ver. 3です。
「STARアーキテクチャ」は、正式名称を「Space-Time efficient Analog Rotation quantum computing architecture」と言います。少し長いですが、簡単に言うと、数万から数十万量子ビット規模の量子コンピュータが登場するEarly-FTQC（Early- Fault-Tolerant Quantum Computer）時代と呼ばれる未来を見据え、量子コンピュータで実用的な計算を行うための、独自の計算方法（量子計算アーキテクチャ）です。「STARアーキテクチャ」ver. 3は、すでに富士通が発表している「STARアーキテクチャ」ver. 1, ver. 2と比べて、少ない量子ビット数で実用計算を可能にしました。

私たちの「未来」を変える！？ 「STARアーキテクチャ」のココがすごい！

今回、「STARアーキテクチャ」が大きく進化したことで、どんなすごいことが起きるのでしょうか？ 開発を手がけた、量子研究所の研究者である兎子尾さん、金杉さんに、技術の核心や研究者目線の裏話を伺いました。この先は対談形式でお届けします！

【超重要】新薬・新素材開発を変える！？「STARアーキテクチャ」ver. 3の特長とは

今井： 今回の発表では、量子化学計算がキーになっていると思います。こちらについて、もう少し分かりやすく解説いただけますか？

兎子尾さん： 量子化学計算とは、薬や材料の性質を分子レベルでシミュレーションし、実験する前に予測する技術です。創薬、自動車、エネルギー、半導体など、あらゆる産業の研究開発で活用が期待されています。これまでは、高性能なスーパーコンピュータでも扱える分子の規模には超えられない限界がありました。しかし、今回の技術は、その限界を打ち破り、さまざまな企業の研究開発を加速させる可能性を秘めています。

今井：なるほど。研究開発を加速させる量子化学計算について理解できました！その計算に用いた「STARアーキテクチャ」は、具体的にどのような技術といえるのでしょうか？

兎子尾さん：「STARアーキテクチャ」は、限られた量子ビット数の中で、量子コンピュータの性能を最大限に引き出すことを目指した量子計算アーキテクチャです。「STARアーキテクチャ」ver. 3は、その核となる高効率位相回転ゲートの精度を、Googleが開発した技術（魔法状態栽培）と融合させてさらに1桁以上改善させたものです。従来、古典コンピュータでは解析できなかった大きな分子も扱えるようになり、商業利用を見据えた分子の解析も、視野に入ってきました。

今井：ありがとうございます。それは大きな改善ですね。この技術に加えて、分子モデルの最適化がプレスリリースでは取り上げられていましたが、こちらはどういったものでしょうか？

金杉さん：たとえば量子コンピュータで化学計算をする時、分子の振る舞いを細かいパーツに分けて計算します。しかし、この分け方次第で、計算のしやすさが全く異なってきます。例えるなら、引っ越しで大量の荷物を運ぶ場面です。本当はすべての荷物を一度に運ぶことができれば一番早いですが、実際には持てる量に限りがあります。そこで重い荷物は一つずつ運び、軽い荷物はまとめて運ぶ、といった工夫をしますよね。量子コンピュータもまだ体力（計算できる回数）に限りがあるので、荷物の分け方（計算タスクの圧縮）を工夫することで、効率よく計算できるようになります。こうすることで、「STARアーキテクチャ」上での量子化学計算に必要なゲート数や実行時間を、最大1000分の1にまで削減できることが分かりました。

今井：分かりやすく解説いただきありがとうございます。従来、古典コンピュータでは解析できなかった大きな分子も扱えるようになったことと、金杉さんが開発した分子モデル最適化による計算タスクの圧縮によって、今回の結果につながったのですね！

他社も注目！高い評価の秘密は「省リソース性」と「スピード」にあった

量子コンピューティングの完全な能力を発揮する誤り耐性量子コンピュータ（FTQC）の実現には、ハードウェアの大幅な進化が必要であり、まだ10年から20年もの時間を要すると言われています。しかし、その到来を待つ間にも、量子技術を実用的な形でビジネスに活用したいというニーズは高まっているのです。
富士通が開発した「STARアーキテクチャ」は、FTQCが登場するよりも手前のEarly-FTQC時代において、実用的な量子計算を実現するための技術として、大きな注目を集めています。

今井： 「STARアーキテクチャ」は世界的にも高い評価を受けていますが、その秘密は何でしょう？ 富士通の独自性や強みを教えてください！

兎子尾さん：「 STARアーキテクチャ」が注目される理由は、大きく2つあります。省リソース性と圧倒的な計算速度です。
まず省リソース性ですが、量子コンピュータの量子ビットを増やすこと自体が技術的に非常に難しい課題です。一方、これまでの分析では、量子化学計算には理論上数百万個もの量子ビットが必要だと言われてきました。しかし今回の新技術を使うことで、同じ計算を10万から30万量子ビットと、1桁以上も少ない量子ビット数で実行することが可能になりました。これは、100万量子ビット級の大規模デバイスの実現を待たずとも、より小規模な量子コンピュータで量子化学計算に取り組める余地が広がることを意味します。限られた計算資源のなかで量子コンピュータの性能を最大限に引き出せる点が、「STARアーキテクチャ」の特長だと考えています。

次に計算速度です。「STARアーキテクチャ」は、特定の演算処理を通常の約100倍の速度で実行できます。さらに、複数の計算を同時に進める並列性にも優れているので、量子回路の設計次第ではさらに10倍近く高速化できる場合もあります。この速さも、「STARアーキテクチャ」が注目を集めている理由の一つだと考えています。

若手の雑談から生まれたこのプロジェクト、富士通の研究体制について語る

今井： この画期的な技術は、どのようにして生まれたのでしょうか？研究者としての想いや富士通の研究環境の魅力があれば教えてください！

兎子尾さん： 富士通の量子研究所では、大阪大学や理化学研究所といった国内外で高い評価を受けている研究機関と共同研究を進めています。今回の研究で鍵となった魔法状態栽培という技術は元々、共同研究先の大阪大学 藤井研究室が生み出した別の技術からインスピレーションを得たものです。最新技術にいち早くアクセスし、今回の新技術提案へと繋がりました。

そして何より大きかったのは、社内の研究チーム間の連携です。私と金杉さんは別のチームですが、チームの垣根を越えて知識を共有し、議論を重ねたからこそ、この成果が生まれたと感じています。量子コンピュータの研究は幅広い知識が必要なので、さまざまな研究員が活発に議論できる環境が、大きな技術革新を生み出す鍵であったと思います。

今井：金杉さんの視点ではいかがでしょうか？

金杉さん：私は担当が兎子尾さんと異なり、大阪大学との共同研究に直接関わっていたわけではありませんでした。研究の着想を得る大きなきっかけとなったのは、昨年参加させていただいたアメリカの国際会議です。世界レベルの最先端の研究動向に直接触れることで、今、何が本当に重要なのか、自分たちはどこに挑戦すべきか、という方向性が明確になりました。また、出張の移動の合間や食事中に、雑談レベルで議論していたことが、結果的には今回の研究プロジェクトの発足や、チーム間の連携に繋がったと思います。若手のうちから国際会議への参加や、論文投稿を積極的に後押ししてくれる富士通の研究体制があったからこそ、こうした経験を得ることができたと感じています。

量子コンピュータのChatGPTフェーズ？富士通が描く未来とは？

量子コンピュータの応用分野は、材料設計、金融最適化、創薬、気候モデリングなど多岐にわたります。ですが現状では、「量子コンピュータにとっての“ChatGPTフェーズ”はまだ先です。2030年ごろ、高性能マシンが登場したとき、誰も予想しなかった応用が現れてくる（2025年9月29日 WIRED Futures Conferenceより）」とされています。

富士通の「STARアーキテクチャ」は、そうしたChatGPTフェーズを現実のものに近づけていくための、重要な一歩だと言えるでしょう。

今回の技術革新によって、10万から30万量子ビットという、近い将来に登場が期待される、比較的小規模の量子コンピュータでも量子化学計算が実現可能だと示すことができました。この規模は、現在の技術で非常に現実的なハードウェア設計が可能であり、特に超伝導デバイスにおいては、単一の冷凍機に収まる運用性の高さが期待されます。この量子コンピューティングの実用化が、これまで考えられていたよりも早いペースで進む余地が見えてきたことを意味します。

私たちの挑戦は、まだ始まったばかりです。 富士通は、「STARアーキテクチャ」をさらに進化させながら、量子コンピュータのポテンシャルを、より具体的な形で社会に還元していきたいと考えています。
今後の富士通の取り組みに、引き続きご注目ください！