量子コンピュータの最新動向（2018年1月版） Masayuki Minato
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量子コンピュータの基础知识と大公司/スタートアップの动向まとめ
![量子コンピュータの目的(例)＝「組み合わせ最適化問題」を解く
スーパーコンピュータでも解けない問題:(素)因数分解
Source: 竹内繁樹著「量子コンピュータ」(講談社)
因数分解の計算時間
(スーパーコンピュータ vs. 量子コンピュータ)
200桁の因数分解
? スーパーコンピュータ ：約10年
? 量子コンピュータ ：数分
1万桁の因数分解
? スーパーコンピュータ ：約1,000億年
? 量子コンピュータ ：数時間～数日
x2+(a+b)x+ab=(x+a)(x+b)
[テクノロジーでの応用]
?インターネットの安全性を守るRSA暗号
- 「公開鍵」と「秘密鍵」
?ブロックチェーンで使われるハッシュ関数
(正確には素因数分解に近い)
因数分解とその応用
インターネットのRSAやブロックチェーンは、物理的に計算できないことを前提に
その安全性を担保してきたが、量子コンピュータはその前提を覆しうる
(但し、量子ゲート方式による汎用型の話)](https://image.slidesharecdn.com/jan-2018-180101200318/85/2018-1-Masayuki-Minato-6-320.jpg)
量子コンピュータの最新動向（2018年1月版） Masayuki Minato
- 2. ? 量子コンピュータとは？ ? 量子コンピュータの市場動向 ? 量子コンピュータ関连のスタートアップ动向
- 3. “Quantum Computation is… nothing less than a distinctly new way of harnessing nature” 量子計算は、自然の力を利用した、 新しい手法にしか過ぎない Oxford大学教授 David Deutsch - 量子コンピュータの生みの親 1
- 4. 量子コンピュータの衝撃：「1億倍速い」コンピュータ 2015年 GoogleとNASAの発表 Source:Computer World(https://www.computerworld.com/article/3013102/high-performance-computing/nasa-google-unveil-a-quantum-computing-leap.html) Hartmut Neven, director of engineering at Google 2015年12月8日 GoogleとNASAが歴史的な記者会見を行った 「 D-Wave社の量子コンピュータを2年間運用した結果、 従来のコンピュータに比べて、1億倍高速である」 ※ 1億倍高速：従来のコンピュータで3年2か月かかる計算を1秒で
- 5. 量子コンピュータの目的(例)＝「組み合わせ最適化問題」を解く スーパーコンピュータでも解けない問題:囲碁と巡回セールスマン問題 Source: 竹内繁樹著「量子コンピュータ」(講談社), https://qiita.com/onhrs/items/aa0aa181c27743956689 「囲碁で先手と後手どちらが勝つ」問題 「巡回セールスマン」問題 スーパーコンピュータ(1兆回計算/秒)で計算すると… 10748秒 >>>> 宇宙の年齢 140億年 つまり、宇宙の始まりから計算しても終わらない 30都市の最短経路を京で計算すると… 1,401万年 つまり、この問題もスーパーコンピュータでは解けない
- 6. 量子コンピュータの目的(例)＝「組み合わせ最適化問題」を解く スーパーコンピュータでも解けない問題:(素)因数分解 Source: 竹内繁樹著「量子コンピュータ」(講談社) 因数分解の計算時間 (スーパーコンピュータ vs. 量子コンピュータ) 200桁の因数分解 ? スーパーコンピュータ ：約10年 ? 量子コンピュータ ：数分 1万桁の因数分解 ? スーパーコンピュータ ：約1,000億年 ? 量子コンピュータ ：数時間～数日 x2+(a+b)x+ab=(x+a)(x+b) [テクノロジーでの応用] ?インターネットの安全性を守るRSA暗号 - 「公開鍵」と「秘密鍵」 ?ブロックチェーンで使われるハッシュ関数 (正確には素因数分解に近い) 因数分解とその応用 インターネットのRSAやブロックチェーンは、物理的に計算できないことを前提に その安全性を担保してきたが、量子コンピュータはその前提を覆しうる (但し、量子ゲート方式による汎用型の話)
- 8. 量子コンピュータとは？ Source: Wikipedia, Applied Physics (https://physics.aps.org/articles/v1/35) 「量子ビット( )」を用いて、「重ね合わせ状態( ) 」により 並列的に高速処理を実現するコンピュータ A B 量子コンピュータ 量子チップ 量子チップ
- 10. 量子ビットは、0あるいは1の重ね合わせ状態を取る確率波のこと 量子ビットとは？ Source: 竹内繁樹著「量子コンピュータ」(講談社) 古典ビット (従来のコンピュータ) 2進数の1桁のこと= 0 or 1 (binary digitの略) 量子ビット (量子コンピュータ) 0あるいは1の2つの状態をとる確率波 A
- 11. 量子ビットは、固体NMR方式による核スピン等、様々な候補がある 代表的な量子ビットの候補と発生アプローチ Source: 竹内繁樹著「量子コンピュータ」(講談社)、 Commercial Prospects for Quantum Computing(EPSRC) 量子ビットとして測定される候補 代表的な発生アプローチ ? 原子核や電子の核スピン ? エネルギー順位 ? 光子の偏向 など ? 固体NMR方式 (Solid-state spin qubits) ? イオン方式 (Ion-based qubits) ? 超電導方式 (Superconducting qubits) など A
- 12. どの量子ビットも一長一短で、それぞれで研究開発が進む 代表的な量子ビットの比較 Source: Science 02 Dec. 2016 Vol354 Issue6316 pp.1090-1093 A 超電導型量子ビット (Superconducting loops) イオントラップ型量子ビット (Trapped Ions) シリコン型量子ビット (Silicon quantum dots) トポロジカル量子ビット (Topological qubits) ????????欠損型量子ビット (Diamond vacancies) 概要 特 徴 長所(+) 短所(-) 取組企業 例 寿命 理論 成功率 もつれ数 回路上に電気抵抗のない電 流を交流し、電磁波シグナル を挿入させることで励起 ? 稼働の早さ ? 技術的な成熟度の高さ ? 安定性の低さ ? 極低温の必要性 0.00005秒 99.4% 9 イオンの持つ、電子の位置に依 存する量子エネルギーを活用。 レーザーでイオンを捕捉?励起 ? 安定性の非常な高さ ? ゲートの信頼性の高さ ? 稼働の遅さ ? 多数のレーザー機器の必要性 >1,000秒 99.9% 14 シリコンに電子を挿入し、人工 的な原子を作成し、電磁波で 電子の量子状態を制御 ? 安定性の高さ ? 技術的な成熟度の高さ ? 量子もつれの作り難さ ? 極低温の必要性 0.03秒 ~99% 2 半導体上の電子の挙動として 見られる準粒子を活用し、量 子情報をエンコード ? エラーの少なさ ? 技術的に確立されておら ず、 まだ未確認状態 n.a n.a n.a 半導体上の電子の挙動として 見られる準粒子を活用し、量 子情報をエンコード ? 常温で稼働 ? 量子もつれの作り難さ 10 99.2% 6
- 14. 量子ビットは重ね合わせ状態により、ビット数をN上げると2N倍の速度で処理 量子ビットの処理速度(3bitの場合) Source: http://hatabou.hatenablog.com/entry/2017/08/20/175239 古典ビット (従来のコンピュータ) 情報処理回数:8回 量子ビット (量子コンピュータ) 情報処理回数：1回 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 0 1 0 1 0 1 ×8倍速 A B
- 15. 高速処理の源であるもつれ合いは、巨大化が壁。日本が打破に成功 量子コンピュータ実現の大きな壁①：巨大な量子のもつれ(Entanglement) Source:竹内繁樹著「量子コンピュータ」(講談社)、IT media Interview記事(http://www.1-em.net/sampo/energy/teleportation3.htm)、Exciteニュース B 量子のもつれとは？ 複数の量子ビット同士が互いに影響し合う状態 量子A 量子B 元々の 量子 量子A 量子B 分割 分割 影響し合う = 情報をやり取り 量子コンピュータの高速計算 ＝巨大な量子のもつれ状態 10量子ビット→100万量子ビット処理へ
- 17. 従来のコンピュータでは実現不可能な、量子超越性の実証に進みつつある 量子コンピュータ実現の大きな壁③：量子超越性(Quantum Supremacy) Source:Q2B conference 2017/Quantum Supremacy by John Martinis, UCSB&Google B 量子超越性とは？ Googleの量子超越性の実証 Google/カリフォルニア大学サンタバーバラ校 John Martinis教授 量子コンピュータが従来型のコンピュータでは実現不可能な 計算能力を備えていることを示すこと 量子ビットの数が少なく、エラー訂正もできない量子コン ピュータでは、従来のコンピュータの計算能力を超えられな いと物理学者の間では言われてきた... しかし、ある程度の数の量子ビットがあれば、特定のアルゴリズ ムにおいて量子超越性が示せることが分かってきた
- 18. 主な量子コンピュータとしては3つあり、実用化は量子アニーリング方式のみ 量子コンピュータの分類(ざっくりしたまとめ) Note: 正確にはアナログ型のゲート方式なども存在するが、簡単に理解できるように模式化した Source: http://stonewashersjournal.com/2017/03/29/typesofqcomputer/ 量子 コンピュータ アナログ型 ≒量子 ????????? デジタル型 量子アニーリング方式 ???????? ???方式 量子ゲート 方式 主な特徴 ? 汎用性がない（=組み合わせ最適化計算) ? 2011年にD-Wave社が実用化されている ? 汎用性がない（=組み合わせ最適化計算) ? 常温で可能なため、コストに強みがある ? まだ実用化されていない ? 汎用性がある（=チューリングマシン型） = 原理的には従来のコンピュータに近い ? 「量子ビット」と組み合わせた演算回路 「量子ゲート」で計算 ? まだ実用化されていない 1 2 3 超電導 量子ビット型 量子???????? ???(QNN) ? ? ? ? ? ? スピン量子 ビット型
- 19. 量子コンピュータは3タイプが日進月歩で、しのぎを削っている 代表的な量子コンピュータの最新比較(現時点理解) Source: http://stonewashersjournal.com/2017/03/29/typesofqcomputer/、http://www.stat.phys.titech.ac.jp/~nishimori/QA/q-annealing.html、http://itpro.nikkeibp.co.jp/atcl/column/14/346926/112200709/、https://blogs.yahoo.co.jp/miyabiman_now/25479824.html、 http://iot-jp.com/iotsummary/iottech/%E6%8A%80%E8%A1%93%E4%B8%80%E8%88%AC/%E9%87%8F%E5%AD%90%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%94%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%82%BF%E3%81%A3%E3%81%A6%E4%BD%95%EF%BC%9F/.html、 西森秀稔/大関真之著 「量子コンピュータが人工知能を加速する」(日経BP社) 量子アニーリング方式 レーザーネットワーク方式(QNN) 量子ゲート方式1 2 3 実用化に 向けた 状況 主な特徴 /進捗 実用化時期 開発企業/ 組織 直近の状況 応用範囲 実装状況 技術的な 特徴 2011年(D-Waveが商用化) ? D-Wave, Google, 米国家プロジェクト IARPA QEO(MIT) ? NASA、デンソー等多数が運用テスト 特化型 ? 組み合わせ最適化/サンプリング (人工知能) 約2,000量子ビット（D-wave 2000Q) ? 超電導 ? 結線数：3,300個(?) ? 計算原理：ハミルトニアン断熱変化 ? ハードのノイズ耐性：高い ? 作動温度：極低温（10mK） ? 誤り訂正方式：未確定 ? その他：キメラグラフ問題 ? 米IAPRAの5か年プロジェクト開始 ? D-Wave 2000Qリリース ? Google Quantum Annealer Ver.2開発中 2020-21年商用化予定(IBM Q発表) ? IBM、Google、Microsoft、Alibaba等 ? 日本でもIBM基礎研究コンソーシアムに Honda, JSR, キャノン等 6社参加 汎用型 ? 因数分解(暗号解読)、量子シミュレー ション(化学)、その他規則性があるもの 約20量子ビット（試作機では50qubit） ? 超電導、イオン、光子、量子ドット等 ? 結線数：10個以下 ? 計算原理：状態?????のユニタリ回転 ? ハードのノイズ耐性：弱い ? 作動温度：極低温（10mK） ? 誤り訂正方式：確定 ? その他：実質的には特化型？ ? IBMがIBM Qをクラウド提供 既に5万4千人、100万件以上処理 ? Googleが18年にゲート型49ビットマシン公開 ? 内閣府革新的研究開発プロジェクト (ImPACT)：NTT、NII、東京大学 ? NII-Stanford大学 特化型 ? 組み合わせ最適化/サンプリング (人工知能) 約2,048量子ビット ? 光子(光????????発振器network) ? 結線数：400万個 ? 計算原理：量子相転移 ? ハードのノイズ耐性：高い ? 作動温度：常温(300K) ? 誤り訂正方式：未確定? ? その他：省電力性能が高い ? 2017年11月27日よりImPACTが量子??? ????????(QNN)をクラウド体験できる システムを開発 ？(17年11月よりクラウド提供開始)
- 21. 量子コンピュータは、大きく3つの構成要素で必要要件を満たす必要がある 量子コンピュータ(ゲート方式)の構成要素と必要要件 Source:竹内繁樹著「量子コンピュータ」(講談社)、 International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 6, Issue 5, May-2015 196 量子コンピュータの必要要件 (D.P. DiVincenzo提唱)構成要素 1. 量子ビットを初期化できること 2. 量子ビットの状態を読み出せること 3. 基本ゲート(回転ゲート等)を構成できること 4. コヒーレント時間 > 1回のゲート動作時間 であること 5. 量子ビット数の増加に伴い、規模や動作 回数が急速に増大しない物理システムである （スケーラブルなシステムである）こと ③量子メモリ |0> |0> |1> |0> |1> |0> |0> |0> |0> ②量子レジスタ (メモ) ①QCU (???????) 量子ゲート 量子ゲート=回転ゲート+制御??????? ? 回転ゲート: 1つの量子ビットに対して、3次元である角 度回転させるゲート ? 制御ノットゲート： 2つの入力ビットに対して、2つの出力ビット を出す(重ね合わせ状態の変換)
- 22. 技術進化と現状の技術課題が量子コンピュータへの注目を集めさせた 量子コンピュータが注目されるようなった要因は？(仮説) Source:西森秀稔/大関真之著 「量子コンピュータが人工知能を加速する」(日経BP社) 量子計算による素因数分解に向けた高速アルゴリズム発見 (Peter Shor 1994年) 機械学習におけるクラスタリング問題 (2012年~) 技術進化による要因 従来型コンピュータの性能限界=「ムーアの法則」限界説 (2010年代後半~) D-Wave社の量子コンピュータ商用化と大手の運用実験 (2011年~) 技術課題による要因 ムーアの法則は長く続かないだろう。 なぜならトランジスタが原子レベルに まで小さくなり限界に達するからだ (2005年) Gordon Moore氏 ムーアの法則は終わった… (2017年5月) NVIDIA CEO Jensen Huang氏 =現在インターネット上で広く利 用されている暗号(RSA)が量子 コンピュータにより解読される可能 性が示唆された (実際は難しい) 当初胡散臭いと思われていた D-Wave社の量子コンピュータを 大手(Google、Lockheed Martin等）がこぞってテスト 導入を進めた 教師なし学習において必要な、 クラスタリング(組み合わせ最適 化)の計算に、現状だと多大な 時間を要する
- 23. 量子コンピュータは、金融からモノ作りまで幅広く活用が期待されている 量子コンピュータの応用領域と主な事例 Source: Commercial Prospects for Quantum Computing(EPSRC), 西森秀稔/大関真之著 「量子コンピュータが人工知能を加速する」(日経BP社)、MIT Review 応用例 主な事例 金融 物流 IT 航空宇宙 応用例 主な事例 化学 製薬 医療 ? ? ? ? ポートフォリオ最適化 ? リスク管理 ? オプション?プライシング ? 2016年5月にD-Wave社と 1QBit社が ”Quantum for Quants”設立 ? 飛行機、船舶、トラック などの物流最適化 ? PLC社とManchester Met. Univ.が共同で物流向け アルゴリズム開発 ? Service Power社が同領 域で3つ特許取得 ? 機械学習向けの高速 クラスタリング ? 高速データクレンジング ? 画像認識の高速学習 ? Google社/D-Wave社の 画像認識精度向上 ? (中) USTCのNMR技術を 用いた4-qubit量子 プロセッサー開発 ? 流体力学的に最適化 された機体設計 ? 飛行制御システムの バグ取り最適化 ? NASAの翼設計最適化 ? ロッキード?マーチン社や Airbus社制御システムの バグ取りソフト開発 (6か月→6週間) ? 分子設計の最適化 ? 化学反応の量子力学的 シミュレーション ? 電池や触媒の最適化 ? IonQ社の化学シミュレー ションソフト開発 ? Microsoft社の基礎研究 ? ETH、ハーバード大学等で の研究 等 ? タンパク質の3次元構造 最適化/解析 (アルツハイマー病などの 特効薬開発) ? スタンフォード大学 の”Folding@home” プロジェクト ? ハーバード大学/D-Wave社 のタンパク解析実験 ? がん治療に向けた薬剤 発見/最適ドース量算出 ? 個人に合わせたテーラー メイド医療の高速化 ? スタンフォード大学、 テキサス大学での研究 自動車 ? 都市交通サービスの 最適化 ? VW社とGoogle社の 共同開発 ? VW社のオンデマンド?モビ リティサービス向けアルゴリ ズム開発 最初の有力分野 ? ? ?
- 24. 日本の研究者として、東工大の西森教授や東大の中村教授らが有名 量子コンピュータ領域における主な日本の研究者 Source: wikipedia、http://www.ryosi.com/qis/201611/03/、研究室HP 東京工業大学 西森教授 “量子アニーリングの提唱者” 東京大学 古澤教授 “量子テレポーテーションの実現” 東京大学 中村教授 “超電導量子回路の第一人者”
- 25. ? 量子コンピュータとは？ ? 量子コンピュータの市場動向 ? 量子コンピュータ関连のスタートアップ动向
- 26. 量子コンピュータは、ビジネスインパクトの大きなテクノロジーの位置づけ 未来のテクノロジーマップ Source: Commercial Prospects for Quantum Computing(EPSRC)
- 27. 世界の量子コンピュータ市場は2024年に$8.5Bn.(約1兆円）の見込み 世界の量子コンピュータ市場予測 Source: Market Research Media(https://www.marketresearchmedia.com/?p=850), Homeland Security Research(http://homelandsecurityresearch.com/Quantum+Computing+Market+and+Technologies) 2020 $5Bn. 2024 $8.5Bn. CAGR +15%
- 28. IBM等の旧勢力からGoogle等の新勢力まで、量子コンピュータに参入 量子コンピュータの主要大手プレイヤーマップ(スタートアップ、公的機関除く) Source: Wikipedia, IBM HP 開発 テスト導入/検討 USA 欧州 中国 日本 その他 IBM主催研究コンソーシアム 交通系サービス への実証実験
- 29. 各社、2015年から量子コンピュータ開発を一気に加速している 主要プレイヤーの活動年表(1999-2016、スタートアップ除く) Source: Commercial Prospects for Quantum Computing(EPSRC) 1999 2011 2014 2016 1999年 ? D-Waveの第1回目資金調達 2006年 ? MicrosoftがUSCBと共同で “StationQ”研究チーム創設 2007年 ? RaytheonがDARPAから 量子情報科学プロジェクトを受託 2009年 ? GoogleがD-Waveのチップを用いた、 量子画像検索の実証実験を実施 2011年 ? Lockheed Martinが D-Wave One購入 2012年 ? ハーバード大学/D-Waveが タンパク質のフォールディング問題解析 ? RaythonがIARPAから $2Mで量子コンピュータを研究 2013年 ? Google/NASA/USRAがD-Wave 2 を共同で購入 ? Lockheed MartinがD-Wave 2に アップグレード 2014年 ? (豪)CBAが$5MをUNSWに出資 ? IBMが量子チップ開発に$3Bn.投資 2015年 ? Alibaba/中国科学院が共同で量子計算ラボを創設 ? Alibabaが量子コンピュータに年30M元の投資を発表 ? (豪)CBAが$10MをUNSWに出資 ? Google/NASAがD-Wave 2Xにアップグレード ? Googleが量子アニーリング方式のチップを独自開発 ? IBMが新しい誤り訂正符号技術を開発 ? Intelがデルフト大学/TNOに10年間で$50M投資 ? Microsoftが量子計算のフリーソフト提供開始 2016年 ? Alibaba/Nvidiaが$1Bn.量子計算に投資 ? Atosが量子コンピュータプロジェクト開始 ? Googleが汎用量子コンピュータを発表 ? Googleが水素原子のエネルギーシミュレーション実施 ? IBMがIBM Quantum Experienceを一般に公開 ? Microsoftがパデュー大学とStation Qの開発を開始 ? Microsoftが賞金$5,000のQuantum Challengeを開始 ? Atosが欧州でAtos Quantumイニシアチブ開始 ? Microsoftがトップの大学から量子コンピュータの教授を 大量採用 ? Microsoft/QuTechが10年間の投資契約 黎明期 勃興期 ? ?
- 32. 特許数でもUS/カナダ系が先行するものの、日系も負けてはいない 量子コンピュータ関連の特許取得状況(国別/企業別, 1985-2013) Source: Commercial Prospects for Quantum Computing(EPSRC) 国別特許数 企業別特許数 (件) (件)
- 33. (参考)世界の量子コンピュータ関連特許数(2015) Q2B conference 2017資料より Source:Q2B conference 2017/A Federal Perspective on Quantum Information Science and Quantum Computatingより
- 34. しかし日本は欧米に対して、政府からの投資の規模も小さく遅れている 地域別のリサーチプログラムの年平均投資規模/主なプログラム Source: Commercial Prospects for Quantum Computing(EPSRC),日経コンピュータ記事(https://kabutan.jp/news/marketnews/?b=n201709270540) 100 億円/年 220 億円/年 130 億円/年 不明 ~40 億円/年 ? 革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)： 5年で30億円 ? 文科省プログラム： 10年で300億円超（予定）
- 35. (参考)世界の量子コンピュータ投資概況(2015) Q2B conference 2017資料より Source:Q2B conference 2017/European Initiative sessionより
- 36. (参考)中国の量子コミュニケーション網構想 Q2B conference 2017資料より Source:Q2B conference 2017/China Initiative sessionより
- 37. 結果、日本の大学/研究機関は特許数でも劣後している 量子コンピュータ関連論文数Top15(大学/研究機関別) Source: Commercial Prospects for Quantum Computing(EPSRC) 65 62 52 45 42 42 39 37 34 32 30 30 27 24 23 オ ッ ク ス フ ォ ー ド 大 学 シ ン ガ ポ ー ル 国 立 大 学 ワ ー テ ル ロ ー 大 学 中 国 科 学 院 ク イ ー ン ズ ラ ン ド 大 学 CNRS メ リ ー ラ ン ド 大 学 ケ ン ブ リ ッ ジ 大 学 マ ッ ク ス プ ラ ン ク 研 究 所 中 国 科 技 大 学 ハ ー バ ー ド 大 学 東 京 大 学 カ リ フ ォ ル ニ ア 大 学 サ ン タ バ ー バ ラ 校 ス タ ン フ ォ ー ド 大 学 マ サ チ ュ ー セ ッ ツ 工 科 大 学 論文数 (本)
- 38. ? 量子コンピュータとは？ ? 量子コンピュータの市場動向 ? 量子コンピュータ関连のスタートアップ动向
- 39. AliyunとD-Wave中心から、2017年は複数社の大型調達が成立した 量子コンピュータ関連スタートアップ主要40社の資金調達/ステージ Source: CBInsights Database、およびレポートよりGV独自に作成 スタートアップの資金調達推移 ステージ構成 201 41 42 1,084 40 246 3 8 12 9 9 11 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 2012 2013 2014 2015 2016 2017 調達額 案件数 調達額 ($M) 件数 (件) 20% (8) 15% (6) 2.5% （1） 2.5% (1) 60% (24) Seed Early Growth Later n.a 主要案件 ? Aliyun ? D-Wave ? Aliyun ? D-Wave ? Cambridge Quantum Computing ? D-Wave ? D-Wave ? Rigetti Computing ? Silicon Quantum Computing ? 1QBit ? IonQ
- 40. ハードウェアに加えて、ソフトウェア開発企業も大きく調達している 量子コンピュータ関連スタートアップ調達額トップ5 Source: CB Insights, Crunchbase 企業名 累計調達額($M)順位 1 (中国) 2 (カナダ) 3 (USA) 4 (オーストラリア) 5 (UK) 事業概要ステージ 投資家 50 66 70 182 1,200 不明 Growth Early 不明 Early ? Alibaba ? Fidelity ? Goldman Sachs ? In-Q-Tel 他 ? A16Z ? Lux Capital ? Y-Combinator ? Bloomberg β他 ? 豪???????銀行 ? ????????????政府 ? UNSW 他 ? Grupo Arcano (PE/VC) Alibaba Groupのオンライン/モバイル サービス向けのクラウド型量子コンピュー ティング/データマネジメントサービスを開発 商用可能な量子コンピュータのハードウェア を開発。超電導型128量子ビットのチッ プを内製 超電導型の量子コンピュータのハードウェア を開発 ニューサウスウェールズ大学発の量子コン ピュータのハードウェア開発 量子コンピュータ向けの独自OS 「tiket>」開発
- 41. 欧州、北米に集中しており、量子コンピュータ関連のソフト開発が多い 量子コンピュータ関連スタートアップマップ(主要40社) 1) ソフトウェア開発含む Source: CB Insights, Crunchbase USA(17) 欧州(10) 豪州(3) カナダ(7) 中国(2) 日本(1) 要素技術/他サービス(11)ハードウェア1)(9) ソフトウェア(20) Eagle Power Technologies ()内は社数
- 42. ハードウェアは汎用化、ソフトウェアはクラウド提供、防衛/暗号技術が主流 (参考)量子コンピュータ関連スタートアップ調達額ランキング（領域別） Source: CB Insights, Crunchbase ソフトウェア(20社中) 1位 2位 3位 4位 5位 ハードウェア(9社中) 企業名 累計調達額 ($M) 投資家 事業概要 企業名 累計調達額 ($M) 投資家 事業概要 182 70 66 22 5 ? Fidelity ? Goldman Sachs ? In-Q-Tel 他 ? A16Z ? Lux Capital ? Y-Combinator ? Bloomberg β他 ? 豪???????銀行 ? ???????????? 政府 ? UNSW 他 ? Google Ventures ? New Enterprise Associates ? DARPA 商用可能な量子コンピュータの ハードウェアを開発。超電導型 128量子ビットのチップを内製 超電導型の量子コンピュータの ハードウェアを開発 ニューサウスウェールズ大学発の 量子コンピュータのハードウェア 開発 イオントラップ技術をベースとした 汎用量子コンピュータを開発 光学アプローチによりビッグデータ 解析に強みを持つ量子コン ピュータを開発 1,200 50 35 10 10 ? Alibaba ? Grupo Arcano (PE/VC) ? Accenture Ventures ? Fujitsu ? CME Ventures他 ? AM Partners ? Barclays ? VMS Investment Group ? Qwave ? SK Telecom Alibaba Groupのオンライン/ モバイルサービス向けのクラウド 型量子コンピューティング/データ マネジメントサービスを開発 量子コンピュータ向けの独自OS 「tiket>」開発 誰でも簡単に量子コンピュータに アクセスできるソフトウェアを開 発 防衛産業のワイヤレス/データコ ミュニケーション向けに使える、 サイバーセキュリティソフトを提供 マルチプロトコールネットワークでの 暗号技術/ネットワークセキュリ ティソフトを提供
- 43. 注目されている7社について深掘りする 量子コンピュータ関連スタートアップマップ(主要40社) USA(17) 欧州(10) 豪州(3) カナダ(7) 中国(2) 日本(1) 要素技術/他サービス(11)ハードウェア1)(9) ソフトウェア(20) Eagle Power Technologies 1 2 3 5 4 6 7 1) ソフトウェア開発含む Source: CB Insights, Crunchbase
- 44. 世界で初めて量子コンピュータを商用化し、業界の先駆者的ポジション D-Wave Systems社概要 Source: CB Insights, Crunchbase、wikipedia、D-wave HP(https://www.dwavesys.com/d-wave-two-system) 1 本拠地 ? 社長兼CEO：Vern Brownell氏 ? Egenera創業者 ? 元Goldman Sachs CTO ? CTO：Geordie Rose氏 ? D-Wave Systems共同創業者 ? Uni. British Columbia PhD (理論物理学) 企業概要 提供サービス/実績 チーム ファイナンス カナダ?ブリティッシュコロンビア ? 累計調達額：$182M ? ステージ：不明(前々回 Series G) ? 投資家：In-Q-Tel, DFJ, Goldman Sachs, Fidelity Investment, Bezos Expeditions他 計18社 ? 2011年のD-Wave One発売以来、性能向上のアップデートを繰り返してきた ? D-Wave One: 128量子ビット(2011) ? D-Wave Two: 512量子ビット(2013) ? D-Wave 2X: 1,000量子ビット(2015) ? D-Wave 2000Q: 2,000量子ビット(2017) ? Googleやハーバード大学など、これまでに多くの超巨大企業やトップ大学に提供してきた ? D-Wave One：Lockheed Martinと複数年契約、ハーバード大学のタンパク質折り畳み 構造問題の研究に提供 ? D-Wave Two：Google/NASA/USRA共同運営である、Quantum Artificial Intelligence Lab(QuAIL)で機械学習での活用、高速性能を実証 ? その他顧客：Los Alamos National Lab., USC, Temporal Defense Systemsなど の有力研究機関に加え、デンソー/豊田通商、リクルートにも提供 創業 1999年 提供????? ? 量子アニーリング方式の量子コンピュータ 「D-Wave」シリーズの製造?販売 ? 世界で初めて量子コンピュータを商用化 ? 「D-Wave」向けソフトウェア開発 ? 通常のインターネットAPI連携可 ? その他：導入コンサルティングや教育も提供 主なトピック
- 45. a16zやPeter Thielも投資する、量子コンピュータ業界の本命 Rigetti Computing社概要 Source: CB Insights, Crunchbase, wikipedia、MIT Technology Review(https://www.technologyreview.jp/s/67334/a-startup-uses-quantum-computing-to-boost-machine-learning/), Rigetti HP 2 本拠地 ? CEO：Chad Rigetti氏 ? IBM研究所テクニカルリードとして、 量子プロセッサーを12年以上研究 ? イェール大学時代は、超電導型量子ビットを マイクロ波だけで制御する手法を開発 ? 共同創業者：Charlie Songhurst氏 ? Katana Capitalパートナー ? 元Microsoft戦略部門出身 企業概要 チーム ファイナンス USA?カリフォルニア ? 累計調達額：$70M ? ステージ：Series B ? 投資家：A16z, Founders Fund, Data Collective, Y Combinator, Tim Draper他 計26社 創業 2013年 提供サービス/実績 主なトピック ? 社員80名ながら、Google、Microsoft、IBMなど量子コンピュータ領域のトップ企業に 伍して、量子コンピュータ初の一般商用化を狙っている ? 2017年12月に自社開発の量子チップを活用して、世界で初めて、 量子コンピュータでの機械学習の実行に成功 ? X-prizeの創始者 Peter Diamandis氏から、Google、IBMと並び 「量子コンピューティング領域のリーダー企業」と称される ? MIT Technology Reviewが選ぶ「2017年 50 smartest companies」に選ばれる 提供????? ? 19量子ビットの量子コンピュータを開発中 ? 量子チップの開発に強み ? クラウド?コンピューティング?プラットフォーム 「Forest」を提供 ? 機械学習向けクラスタリング?アルゴリズム ? 量子コンピュータ向け言語のQuil
- 46. 量子コンピュータソフト開発には、理論とソフト開発をつなげる仕組みが必要 (参考)Rigetti Computingの唱える量子コンピュータソフト開発に向けた要件 Source: Nature記事(https://www.nature.com/news/first-quantum-computers-need-smart-software-1.22590) 量子コンピュータ向けソフト開発に向けた要件 (Chad Rigetti提唱) 1. Hybrid System 量子コンピュータ理論と古典ソフトウェア開発手法の双方を取り 入れたハード→ソフトの一環した開発が必要 2. Open Software くせのある量子コンピュータのハードウェアに合わせたソフトウェアを オープン化することで、進化のスピードを加速化 3. Build A Community 量子理論からソフトウェア技術、応用分野の専門知識など幅 広い知識が必要な量子コンピュータソフト開発には、 様々な専門家が集まるコミュニティが必要
- 47. 超電導型主流の中、イオントラップ型で挑む大学研究者発スタートアップ IonQ社概要 Source: CB Insights, Crunchbase 3 ? 累計調達額：$22M ? ステージ：Series B ? 投資家：Google Ventures、New Enterprise Associates 本拠地 ? CEO：David Moehring氏 ? IARPAの元Sr National Intelligence Service Officer として、多数の量子コンピュータプログラムをリード ? オバマ大統領から大統領表彰 ? チーフサイエンティスト：Christopher Monroe氏 ? メリーランド大学物理学教授 ? QuICS、Joint Quantum Institute フェロー 企業概要 チーム ファイナンス USA?メリーランド 創業 2016年 提供サービス/実績 主なトピック ? メリーランド大学イオントラップ研究所所長のMonroe氏とデューク大学のJungsang Kim氏の 二人の量子コンピュータ研究者が商用化に向けて、起業した ? Monroe氏は量子合同研究所フェローで、原子/イオンの電磁トラップ、レーザー冷却、 量子状態制御が専門（UCB Ba、Harvard Univ. PhD) ? イオントラップ型は超電導型に比して、量子ビットを増やし易い（スケーラビリティ）に強みがある ? ラボレベルでは、既に50個以上の量子ビットを実現している ? 2018年にイオントラップ型量子コンピュータを商用化の予定でいる 提供????? ? イオントラップ型の汎用量子コンピュータを開発中 ? Googleが開発中の超電導型の汎用量子コ ンピュータと異なる方式
- 48. 世界的な大企業を相手にする、量子コンピュータ業界のアクセンチュア的存在 1QBit Information Technologies社概要 Source: CB Insights, Crunchbase 本拠地 ? CEO：Andrew Fursman氏 ? Minor Capitalの創業パートナーとして、 Satellogic Nano-Satellites社やCloudtel社等 複数のスタートアップを創業 ? リサーチャー：Phil Goddard氏 ? ケンブリッヂ大学PhD卒業後、Marthworksで 金融機関向けコンサルティングに従事し、独立 4 企業概要 チーム ファイナンス カナダ?ブリティッシュコロンビア ? 累計調達額：$35.1M ? ステージ：Series B ? 投資家：Accenture Ventures, Allianz Ventures, CME Ventures, 富士通、Royal Bank of Scotland 創業 2012年 提供サービス/実績 主なトピック ? 量子コンピュータ専門家に加え、金融、化学など各分野のITエキスーパートを揃え、世界的な 大企業に向けて量子コンピュータの導入コンサルティングからソフトウェア開発まで一気通貫で 提供している ? 過去4年にわたり、機械学習、サンプリング、最適化問題等、様々な問題を量子コンピュー タで新規技術を開発してきた ? 2017年5月に富士通と協業を発表 ? 富士通の持つAI/ハードウェア技術とソフトウェア技術を融合 ? 富士通/トロント大学が開発した計算機アーキテクチャー「デジタルアニーラ」向けの ソフトウェアを開発 ? 2017年12月にアクセンチュアとの戦略的提携を発表 ? Accenture Applied Intelligenceを通じて量子コンピュータをお応用した分析手法の開 発に取り組む 提供????? ? 大企業(Fortune 500)をターゲットに、既存の 量子コンピュータハードウェアを用いて、ビジネス課 題を解決するソフトウェアを開発 ? 対象領域は、金融、エネルギー、先端材 料、ライフサイエンスなど多岐に渡る
- 49. ケンブリッジ大学研究者×投資銀行出身者で、OS/ソフトの標準を狙う Cambridge Quantum Computing社概要 Source: CB Insights, Crunchbase 本拠地 ? CEO：Ilyas Khan氏 ? ケンブリッジ大学経営大学院 Leader in Residence ? 米数学学会フェロー ? CTO：Takis Psarogiannakopolous氏 ? ケンブリッジ大学卒の数学者 5 企業概要 チーム ファイナンス イギリス?ケンブリッジ ? 累計調達額：$50M ? ステージ：Series A ? 投資家：Grupo Arcano 創業 2014年 提供サービス/実績 主なトピック ? 経営チームは投資銀行出身者、エンジニアはケンブリッジ大学の研究者を中心に構成している ? イギリス政府のEPSRC(工学/物理科学研究協議会)の後押しを得て、 量子コンピュータ研究ハブであるNQITや、オックスフォード大学とも連携して開発を進めている ? 量子コンピュータ普及後の、人工知能向けアルゴリズムとオープンソース開発に注力している ? 株式トレーディング向けのオープンソースプラットフォーム TA>を提供 ? また量子コンピュータの普及に伴う、真価が求められる安全な認証システムや量子コンピュータに 耐性のある仮想通貨技術の開発も視野に入れている ? Bloombergが選ぶ「世界のトップイノベーター50」の1社に選ばれる ? Google Cloudのスタートアッププログラムに参加している 提供????? ? 量子コンピュータ向けのオペレーティングシステム (OS)とシミュレーションソフトを開発 ? 独自OSである「tilket>」
- 50. NASA等の政府系を中心に連携し、量子コンピュータのPaaS開発を展開 QC Ware社概要 Source: CB Insights, Crunchbase、https://qcware.com/about 本拠地 ? CEO: Matt Johnson氏 ? 米PEファームApollo Mgmt.社M.D.として従事 ? US空軍士官学校、Wharton MBA卒 ? COO: KJ Sham氏 ? ソフトウェア開発Ops.担当、スタートアップ経験者 ? Senior Scientist: Randy Correll氏 ? NASA quantum computing groupで、 量子コンピュータ向けプログラム開発に従事 6 企業概要 チーム ファイナンス USA?カリフォルニア ? 累計調達額：$260K ? ステージ：Seed ? 投資家：Airbus Ventures, D.E Shaw&Co., Alchemist Accelerator 創業 2014年 提供サービス/実績 主なトピック 提供????? ? Fortune 500の大企業やNASA等の政府機関 に金融、サイバーセキュリティ、深層学習等向け の量子コンピュータソフトを開発 ? 既存のアプリケーションと連携可能な、 量子コンピューティングのPaaS （Platform as a Service)を提供 ? 既存のコンピュータサイエンス × 量子コンピュータ?アルゴリズムの専門家に加え、物理学者、 航空宇宙、金融の専門家をチームにそろえる ? 顧客パートナーとして、NASA、NSF(全米科学財団)、 USRA(宇宙研究に関する米大学連合)等の他、 民間から投資家でもあるAirbusやDE Shawも参画 ? 開発のパートナーとして、Google CloudやD Waveとも 連携 ? 2017年12月に量子コンピュータのビジネス活用に 向けたカンファレンス「Q2B」をNASAと共同開催 @ Mountain View, CA
- 51. 「 2030年までに世界のAIリーダー」を目標に掲げ、QCに集中投資 Aliyun.com(Alibaba Cloud)概要 Source: CB Insights, Crunchbase、http://j.people.com.cn/n/2015/0731/c95952-8929378.html、https://www.theverge.com/2017/10/11/16458486/alibaba-research-investment-fund-15-billion-ai 本拠地 ? チーフサイエンティスト：Yaoyun Shi氏 ? ミシガン大学電気工学?コンピュータサイエンス 元教授(2002~) ? プリンストン大学でPhD(コンピュータサイエンス)修了後、 CalTechでポスドクを経験 7 企業概要 チーム ファイナンス 中国?杭州 ? 累計調達額：$1.2 Bn. ? ステージ：非公開 ? 投資家：Alibaba Group 創業 2012年 提供サービス/実績 主なトピック 提供????? ? データベース、ネットワーク、セキュリティなどを提供 するAlibaba Cloudの一環として量子コンピュー タ関連サービスの提供予定 ? Alibaba GroupのECやゲームなどの社内事業の 社内コンピューティングリソースとしても活用予定 ? 2015年にAlibabaと中国科学院(CAS)と共同で量子計算ラボを設立した。当時の研究計 画としては、以下の2つをターゲットにしていた ? 2025年までに量子シミュレーションを当時の世界最速スパコンの水準まで高める ? 2030年までに50-100量子ビットの汎用量子コンピュータを開発する ? 2017年19月には、量子コンピュータを含む次世代技術開発に3年間で150億ドルの投資を 発表。世界中から優秀な研究者100人を集め、シンガポールを含む世界7か所にラボを開設 ? 量子コンピュータのほか、data intelligence, IoT HCIがターゲット領域 ? これまでの投資規模の約2倍