量子コンピューターの競争軸は「量子ビット数」から「速さ」へ。IBM Nighthawk r3が示した、1,000量子ビット級への道筋
IBMが2026年11月11日に発表した量子プロセッサー「Nighthawk r3」。520量子ビット、2027年に2枚連結で1,000量子ビット超へ。数字の裏にある「速さ」「モジュール化」「古典計算との連携」を一次資料から読み解きます。
目次
Key Points ／ 3分でわかる要点
- IBMは2026年11月11日（米国時間）、次世代の量子プロセッサー「Nighthawk r3」を発表した。520個のプログラム可能な量子ビットで1万回の量子操作を正確に実行できる設計で、2027年には2枚をつないだ1,000量子ビット超のシステムを計画している。ただし、r3は「これから作る」プロセッサーで、まだ完成品ではない。
- 注目すべきは数よりも「速さ」。現行のr2は、IBMの発表で毎秒最大10万回の実行が可能とされ、従来機Heronの約25倍。ただし25倍はピーク値で、実際の計算での初期テストでは最大10倍とIBM自身が書いている。
- 「何倍速くなった」という数字の多くは、IBM自身の従来機との比較であり、古典コンピューター（普通のコンピューター）に対する優位を示す数字ではない。
- 競争は「巨大な1枚のチップ」から「小さなチップをつなぐモジュール方式」へ。実証済みのチップ間接続の精度は99.3%で、IBMの目標は99.9%。
- r3の「1万操作」と、IBMが2029年に目指す誤り訂正つきの「1億操作」の間には、約1万倍の開きがある。r3は到達点ではなく、通過点だ。
この記事の読み方
- 事実出典で確認できる事実。企業の発表や公開資料の内容です。
- 予測これから起きると見込まれること。計画や見通しであり、確定ではありません。
- 考察編集部の分析や意見。出典の主張とは区別しています。
文中の [1] は、末尾の「参考資料・出典」の番号に対応しています。
導入：何が発表されたのか
量子コンピューターのニュースでは、見出しの主役はたいてい「量子ビット数」です。今回のIBMの発表にも、「2027年に1,000量子ビット超」という大きな数字があります。けれども、発表資料を読み込むと、IBM自身がいちばん強調しているのは別の言葉でした。それは「速さ」です。[1]
IBMは米国時間2026年11月11日、次世代の量子プロセッサー「Nighthawk r3（ナイトホーク・アールスリー）」を発表しました。[1]
ここで大切なのは、時制です。r2はすでに使える製品ですが、r3は「作られる予定」の設計であり、完成も提供開始もまだ発表されていません。1,040量子ビットは、さらにその先の「2027年の計画」です。この3つを混ぜると、実際より進んだ印象になってしまいます。
背景：量子コンピューターの「速さ」とは何か
答えは「1回」では出てこない
普通のコンピューターは、同じ入力なら同じ答えを返します。量子コンピューターは違います。量子回路を1回実行すると、確率的に決まる結果が「1つ」得られるだけです。IBMはこれを「1回の実行が1つの結果（サンプル）を返す」と説明しています。そのため、意味のある答えを得るには、同じ回路を何度も実行して結果を集め、統計的に整理する必要があります。IBMによれば、実用的な用途では約100量子ビット以上・数千回の操作を含む回路を、数百万〜数十億回のサンプルを得るまで繰り返すことが求められつつあります。[1]
たとえば、偏りのあるコインがあるとします。1回投げても、偏りの大きさはわかりません。何百万回も投げて、はじめて確率が見えてきます。量子コンピューターの「サンプル」は、このコイン投げに近い役割を持っています。
次の実行までの「待ち時間」がボトルネックだった
量子回路は、量子ビットを「基底状態」という決まった状態に準備して始まり、測定して終わります。次の実行に移る前に、量子ビットを基底状態に戻す（リセットする）必要があります。[3]
IBMの従来機（Heron）が使っていた「条件付きリセット」は、量子ビットを測定し、もし励起状態なら反転させて戻す方法です。ただし、この方法は測定の精度に左右され、計算に使う状態の外へ漏れた量子ビットは戻せません。そのため、確実にリセットするには、実行のあいだに数百マイクロ秒ほど待つ必要がありました。[3]
Nighthawk r2は、この待ち時間を大胆に減らしました。各量子ビットを、調整可能なカプラーを介して「冷たい環境」につなぎ、必要なときにだけ基底状態へ引き戻す「散逸型リセット」という仕組みです。この回路をオンにすると、量子ビットのエネルギーを保てる時間（T1）が、中央値で約200マイクロ秒から約25ナノ秒にまで縮み、すばやくリセットできます。実行間の待機は最短で約1マイクロ秒になりました。[3]
その結果、r2は毎秒10万回の回路実行が可能で、Heronの約25倍（Heronは毎秒約4,000回）とIBMは説明しています。[3] なお、第三者の分析では、標準の待機時間が250マイクロ秒から1マイクロ秒になったと整理されています。[6]
なお、IBMは速さの数字を、プレスリリースでは「毎秒10万サンプル」、技術ブログでは「毎秒10万回路」と書き分けています。[1,3] 本稿では、1回の実行が1サンプルを返すものとして扱っています。
量子コンピューターの3つの物差し
IBMは、量子ハードウェアを「規模（スケール）」「質（クオリティ）」「速さ（スピード）」の3つで評価すると説明しています。[3] 規模は量子ビットの数、質は操作をどれだけ正確に続けられるか、速さは単位時間にどれだけ実行できるか、です。これまで話題になりやすかったのは規模でしたが、IBMは今回、3つが揃わなければ実用的な計算にならないと主張しています。[1]
なお、質の数字にも読み方があります。r2の「7,500操作」は、確率的誤り増幅（PEA）という誤り抑制の手法を使い、回路の出力から求める値（観測量）を正確に推定できたという実証です。[3] 誤りのない操作が7,500回できた、という意味ではありません。
現状：r2で実績が出て、r3で規模を広げる
r2とr3、そして2027年の計画
| 項目 | Nighthawk r2 | Nighthawk r3 | 2027年の計画 |
|---|---|---|---|
| 状況 | 2026年9月に導入済み[1] | 「作る」と発表（設計目標）[1] | r3を2枚連結する計画[1] |
| プログラム可能な量子ビット | 120[1,3] | 520[1] | 1,040[1] |
| 正確に実行できる操作数 | 7,500回超[1,3] | 1万回（設計目標）[1] | 発表資料に記載なし |
| 物理要素の総数 | 458（量子ビット120＋カプラー218＋リセット用120）[3] | 2,034（IBM表記の「物理量子ビット」）[1] | — |
| チップ間接続 | — | l-coupler 10本[1] | 2枚の連結に使用[1] |
r2の「物理要素458」の内訳が、量子ビット120個に加えて、量子ビット間をつなぐカプラー218個と、リセット専用の素子120個であることは、IBMの技術ブログに書かれています。IBMは、これらの追加素子が工学的にはプログラム可能な量子ビットとほとんど区別がつかないとして、r2を同社が製品として投入した中で最も複雑なプロセッサーと呼んでいます。[3] r3の「2,034」も同様に、ユーザーが直接プログラムする520個より多い数であることに注意が必要です。[1] 量子ビット数を他社と比べるときは、「何を1個と数えているか」をそろえる必要があります。
パートナーの報告：速さは成果につながったか
IBMは、E.ON、Algorithmiq、Q-CTRLなどのユーザー・提携先が、r2でこれまでに340億回の回路を実行し、従来のIBM製量子プロセッサーに対して最大19倍の性能向上を報告したと述べています。[1]
ここで、数字の読み方に注意してください。E.ONとオークリッジの「15倍」「12倍」は、どちらも「IBM Quantum Heronでの以前の取り組みと比べた」倍率です。[1] つまり、古典コンピューターに対する速さではなく、IBM自身の旧世代機に対する速さです。
一方で、Algorithmiqの実験については、新しい回路は古典コンピューターにとってシミュレーションが大幅に難しく、先進的なテンソルネットワーク法で同程度の精度を得るには、推定で240倍のメモリーが必要になるとIBMは述べています。[1] これは、IBMによる推定です。IBMは、7月に公表した量子優位性の実験について、回路と結果を、コミュニティ主導の「Quantum Advantage Tracker」で独立した検証にかけられるように公開しているとしています。[1]
「つなぐ」技術はどこまで来たか
r3の2枚連結を支える技術として、IBMは2つの実証を挙げています。[1]
同日のIBMの技術ブログは、同じ接続について「平均1%の誤差、最良で0.7%」と別の言い方で報告しています。[2] 99.3%の忠実度は、誤差0.7%と同じ値です。この数字は、IBMが将来のシステムに求める値からはまだ遠い位置にあります。同ブログによれば、2029年に完成を目指す誤り訂正つきのシステムでは、1つのモジュールあたり100本を超えるl-couplerが、0.1%の誤差で動く必要があります。[2]
量子と古典を一つの環境で
IBMは、IBM Quantum Platformに、量子計算とHPC（高性能計算）などの古典計算を、1つの管理された環境で組み合わせる機能を加えたと発表しました。[1]
- IBMと理化学研究所（RIKEN）の研究者は、標本ベース量子対角化（SQD）という手法のワークフローを、元の研究より約5倍速く、100倍の計算量で実行した。[1]
- クリーブランド・クリニックと理化学研究所は、生物学的に重要な構造のモデリングのために6億800万サンプルを自動処理し、ワークフロー自動化なしの場合より33倍速かった。[1]
- 量子誤り訂正の共同設計プラットフォームとして、オークリッジ国立研究所のHPCシステム「Umbra」（AMD Instinct MI355X GPUとAMD EPYC CPU）の近くにNighthawkを設置した。[1]
重要性：なぜ「速さ」と「つなぐ」が論点なのか
IBMは、規模と質があっても、速さがなければ、その計算が「現実的な時間と妥当な費用で終わるか」が決まらないと説明しています。[1] また、今後の応用では、誤り訂正や誤り抑制、ノイズの学習、後処理といった層が重なり、より多くの古典計算資源が必要になると述べています。[1]
編集部の読みでは、ここに量子コンピューターの実用化に向けた現実的な姿があります。量子ビットが完全に正確になるのを待つのではなく、不完全な量子ビットを大量に、高速に回し、古典計算で補正して使う。r2の「毎秒10万回」は、その方針を支えるための速度だと考えられます。
「つなぐ」についても、背景があります。チップを大きくすると、欠陥のないチップが得られる確率が下がります。IBMの技術ブログには、誤り訂正向けの設計で、必要なジョセフソン接合の数を約5,000から約2,000に減らすと、完全に動くチップの割合が約12個に1個から約3個に1個へ、4倍に高まるという試算が載っています。[2] これはNighthawkそのものの数字ではなく、将来のモジュール設計についての話ですが、規模を大きくするほど製造の歩留まりが壁になることを示しています。
配線という見えにくい壁
r3の規模は、装置の中の配線にも現れます。IBMの技術ブログによると、新しい極低温装置の1区画（ベイ）が運べる配線の長さは最大約0.96マイル（約1.5km）。r2に必要なのは約0.86マイル（約1.4km）ですが、r3では約3.84マイル（約6.2km）が必要になるとされています。[2]
産業・企業・社会への影響
同じ週に起きた、同じ方向の動き
IBMだけが「つなぐ」と「古典との連携」に向かっているわけではありません。2026年11月の初めの2週間に、方式の異なる複数の企業が、よく似たテーマの発表をしています。
| 日付 | 発表 | 論点 |
|---|---|---|
| 11/3 | Universal Quantum：イオントラップ方式のチップ「iQPU」。活性な計算領域は400mm²超で、200mmの半導体ライン上で製造。チップ同士をつなぐ独自技術「UQConnect」を備える[8] | 量産できる形で規模を広げる |
| 11/9 | AMDとIQM：化学の問題を量子コンピューターとAMDのGPUで分担して解くワークフローを公開。分子は小さいが、実機で再現できるとしている[9] | 量子と古典の分担 |
| 11/10 | QuEra、ハーバード大学、Anthropic：AIが設計した量子回路で、必要な資源（Toffoliゲート数と量子ビット数）が減ったとする研究。ただし資源の見積もりであり、実機での実行ではない[7] | アルゴリズム側の効率化 |
| 11/12 | PsiQuantumとAMD：フォトニクス方式の量子コンピューターを動かす古典計算の基盤を共同設計する提携を拡大[10] | 量子と古典の基盤設計 |
方式が違っても、論点が重なっていることがわかります。規模をどう広げるか、古典計算とどう組み合わせるか、そして同じ計算に必要な資源をどう減らすか。QuEraの研究では、AIの設計により、ある復号処理に必要なToffoliゲートが約510万個から約44万個へ（12倍の削減）になったと報告されています。ただし、同社自身が、資源の指標を掛け合わせた「39倍」の改善は「39倍の速さ」ではないと注意書きを添えています。[7]
企業にとっての意味
今回の発表資料で挙がった応用先は、エネルギー網の最適化（E.ON）、磁性材料のシミュレーション（オークリッジ国立研究所）、生物学的な構造のモデリング（クリーブランド・クリニックと理化学研究所）です。[1] いずれも、量子コンピューターが単独で事業の成果を出した事例ではなく、研究開発の段階での検証です。
日本への関わり
発表資料には、日本の理化学研究所との共同の成果が2件（SQDの高速化と、クリーブランド・クリニックとの共同処理）含まれます。このうちSQDの取り組みは、経済産業省所管のNEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）による、量子とスーパーコンピューターのハイブリッドプラットフォームに関する事業の支援を受けた、と脚注に記されています。[1]
今後の展望
IBMが公表している道筋
IBMは2025年6月、2029年までに誤り訂正つきの大規模量子コンピューター「Starling（スターリング）」を、米ニューヨーク州ポキプシーの新しい量子データセンターで完成させる計画を発表しました。論理量子ビット200個で1億回の量子操作を実行でき、その後継の「Blue Jay」は論理量子ビット2,000個で10億回の操作を目指すとしています。[4] IBMのロードマップでは、Blue Jayは2033年以降です。[5]
1万回と1億回のあいだ
r3の「1万回の操作」とStarlingの「1億回の操作」を並べると、約1万倍の開きがあります。ただし、この2つは性質が違います。r3の操作は、誤り抑制などの手法で補いながら正確さを保つ「物理量子ビット」上の操作です。[3] Starlingの操作は、誤りを訂正できる「論理量子ビット」上の操作です。[4] 同じ「操作」でも、単純には比較できません。
それでも、道のりの長さは見えます。IBMの技術ブログによれば、Starlingに向けて、デコーダー（誤りを見つける古典アルゴリズム）や冷却・制御の設計は進んでいますが、チップ間の接続は「平均1%の誤差」から「0.1%の誤差で100本超」へ、次元の違う水準が必要です。Starlingには最大12個の極低温モジュールをつなぐ必要もあります。[2]
注目して見るべき点
今後の発表を読むときの確認点を、5つにまとめます。
- 独立した検証：Quantum Advantage Trackerなど、第三者がIBMの量子優位性の主張を検証した結果。[1]
- チップ間接続の精度：99.3%から、IBMの目標である99.9%にどこまで近づくか。[1]
- r3の提供時期：今回は「作る」と発表されたが、提供開始の日付は示されていない。[1]
- 実際の計算での速度向上：ピーク値の25倍ではなく、実計算での倍率と、古典コンピューターに対する優位。[3]
- Kookaburraなど、ロードマップ上の他の節目の進み具合。[4]
まとめ
- IBMのNighthawk r3は、520量子ビット・1万操作を目指す設計で、2027年に2枚連結の1,040量子ビット級を計画している。r3は発表段階であり、完成品ではない。[1]
- 発表の主役は、量子ビット数よりも「速さ」と「つなぐ技術」。現行のr2の速度は従来機の約25倍（ピーク値）で、実計算での初期テストでは最大10倍とされる。[1,3]
- 「15倍」「12倍」などの倍率は、多くがIBM自身の旧世代機との比較。古典コンピューターに対する優位とは別の話。[1]
- 同じ週に、他社も「規模の拡大」「古典との連携」「必要資源の削減」という似た方向の発表をしている。業界全体の関心が、量子ビット数から、実際に使える計算へ移っていることがうかがえる。[7,8,9,10]
- 2029年のStarlingまでには、チップ間接続の精度など、まだ大きな技術的な壁がある。数字の大きさではなく、何が実証済みで、何が計画かを分けて読むことが、量子コンピューターのニュースと付き合うコツである。[2]
参考資料・出典
- IBM Quantum Nighthawk Demonstrates New Levels of Speed and Quality, with Plans to Scale Beyond 1,000 Qubits in 2027IBM Newsroom（プレスリリース）｜2026年11月11日
- Tracking progress on the path to IBM Quantum StarlingIBM Quantum Computing Blog（Matthias Steffen、Matthew Marwick）｜2026年11月11日
- IBM Quantum Nighthawk r2—more circuits, fasterIBM Quantum Computing Blog｜2026年9月
- IBM Sets the Course to Build World's First Large-Scale, Fault-Tolerant Quantum Computer at New IBM Quantum Data CenterIBM Newsroom（プレスリリース）｜2025年6月10日
- Quantum Roadmap — IBM Technology AtlasIBM｜閲覧日 2026年11月15日
- IBM Quantum Nighthawk r2 Arrives on the IBM Quantum PlatformNAND Research（Steve McDowell／第三者による分析）｜2026年9月2日｜待機時間250μs→1μsの数値の参照元（二次資料）
- Harvard, Anthropic, and QuEra Breakthrough Research Uniquely Shows AI Can Reduce the Resources Quantum Applications NeedQuEra Computing（プレスリリース）｜2026年11月10日
- Universal Quantum launches the iQPU, a chip designed to take quantum computers to scaleUniversal Quantum｜2026年11月3日
- AMD and IQM demonstrate chemistry simulations across quantum computers and GPUsIQM Quantum Computers｜2026年11月9日
- PsiQuantum and AMD Collaborate to Build the Computing Foundation for Utility-Scale Quantum ComputingBusiness Wire（PsiQuantum、AMD）｜2026年11月12日
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