未來，量子電腦有望遠超超級計算機的計算能力。日本首個國產量子電腦的試製機由日本理化學研究所（簡稱理研）率領的團隊開發完成，並於3月27日開始對外提供「量子計算雲服務」。在美國、中國等國家在加速開發量子電腦的背景下，日本此舉的目的是擴大量子電腦的使用，以提高軟硬體的先進性並探索用途，促進人才培養。
日本首臺國產量子電腦。 左邊的白色冷凍機内裝有64量子位元的積體電路晶片，透過多條連線連接到右側的控制裝置（3月27日拍攝於埼玉縣和光市理化學研究所）
這臺日本首次國產的量子電腦，設置在位於埼玉縣和光市的理化學研究所内。作爲量子計算的基本單位的量子位元，一個配置了64個量子位元的積體電路晶片被安裝在磁屏中，然後再將磁屏裝置放入可以冷卻到接近絕對零度的冷凍機中，並與控制設備相連接。
日本理化學研究所量子電腦研究中心主任中村泰伸在當天的新聞發佈會上表示：「計算技術在不斷進步，有待人類破解的課題也無窮盡。所以量子電腦引發了人們的關注，現在它還很小，能做的事情也有限。但這臺機器能讓有着不同興趣的研究人員和技術人員利用它來做嘗試，擴展研究領域，這便是這臺量子電腦的重要作用。我們希望收到回饋並改進系統。」
在新聞發佈會上的中村主任（3月27日拍攝於理研）
這臺量子電腦的基本元件採用超導體方式。目前，64個元件中有53個工作。有問題的11個正在維修升級。各個元件排列在一個平面上，而號線與之垂直度。據介紹，採用這樣的結構是爲了將來能簡單地擴展量子位元。
該量子電腦專案是在文部科學省的「光和量子飛躍旗艦計劃（Q-LEAP）」下，由理研、產業技術綜合研究所、資訊通訊研究機構、東京大學、大阪大學、富士通、NTT等聯合推進的。該專案還得到了科學技術振興機構（JST）「戰略性創造研究推進事業」（至去年3月）的支援。
此次推出的雲服務目前還僅限量子計等研發的非商業用途。服務在註冊後免費，透過網際網路使用。隨着系統的穩定和擴展，將來還會擴大適用物件。
量子電腦是根據構成物質的原子和電子等「量子」世界的物理可用能法則——「量子力學」來進行計算的。傳統電腦根據施加在半導體上電壓的高低來表示0和1，進行二進制運算。而量子電腦則利用量子力學世界中0和1疊加同時存在的狀態，以並行方式處理多個計算。隨着社會資訊量的飛躍式增長，利用現有技術實施的半導體微細化即將到達極限，量子電腦有望成爲實施革命性資訊處理的基本技術。
對於即使是超級計算機計算量也很大的複雜問題，量子電腦有望大顯身手。可能應用的領域包括化學、新藥開發、醫療、能源、材料等。還設想用於人工智慧、金融、物流等領域。如果量子技術被用於密碼破譯，則可能會導致政府和商業機密的泄露，量子電腦對於國家安全保障也極具重要性。
64量子位元的積體電路晶片（圖片由理研提供）
美國的谷歌、IBM、中國科學技術大學、浙江大學等都在推進量子電腦的開發。與中美相比處於落後位置的日本希望透過產學官合作，利用此次的試製機加快研發速度。然而，據說真正實用化需要100萬量子位元，計算錯誤的糾錯技術和精密控制技術也存在大課題，距離實用化還有很長的路要走。
中村主任表示：「實施量子電腦是個具有挑戰性的課題。全球已經有幾個團隊走在了前面，但這項技術還有很長的路要走，會花費很多時間，所以還有很大的空間可以讓我們爲此做出貢獻。」
量子電腦作爲支撐未來社會的基礎技術，擁有巨大的前景。相關研究和開發將是一項長期的工作，因此培養優秀的研究人員並確保持續穩定的人才梯隊也是一項重要課題。量子電腦可以在人們的日常生活中發揮作用，技術的拓展對於產業經濟等多方面都會產生積極的影響。我們將密切關注日本的實力會提高到什麼地步。
原文：草下健夫/JST Science Portal 編輯部
翻譯：JST客觀日本編輯部
【相關鏈結】
理化學研究所新聞稿 「利用量子電腦的量子雲服務起動，國產超導量子電腦首款機型公開」（日文）
JST「光和量子飛躍旗艦計劃（Q-LEAP）」
