D-Wave (QBTS): 量子コンピューティングの商業化

量子コンピューティングは、従来のコンピュータとは根本的に異なる新しい計算形態として、計算能力を革命的に変えると期待されています。バイナリの結果（1 と 0）を処理する代わりに、「量子ビット」（qubit）と呼ばれる量子ビットを処理し、粒子データが同時に 0 と 1、あるいは 1、あるいは 0 の状態になることができます。

これにより、量子コンピュータは通常のコンピュータが一歩ずつ処理するのとは異なり、膨大な数の可能性を同時にテストすることができます。その結果、従来のバイナリ・シリコンベースの計算では手に負えない問題を解決できるようになります。

しかし、量子ビットが安定して有用な計算を行える条件を作り出すことは、実際に大きな課題となっています。

一つのアプローチは、電気抵抗が全くない超伝導材料を使用することですが、超低温でしか動作せず、エネルギー消費が大きく、コストが高く、実現が困難です。

別の選択肢は、いわゆる トラップイオン技術 を使用することです。超伝導チップの代わりに、真空チャンバー内で磁場と電場により位置が固定された個々の荷電原子（イオン）を使用し、精密なレーザーで制御・測定します。

超伝導チップと対照的に、トラップイオンは非常に安定したシステムを構築でき、量子状態がマイクロ秒ではなく数秒から数分間持続します。しかし、計算能力の面ではかなり劣り、量子コンピュータ同士をネットワーク化することも困難です。

これまでのところ、業界の関心は主にこの二つの技術に集まっており、Google、IBM、Microsoft (MSFT ) などのテック大手は超伝導技術に、Honeywell などの企業はトラップイオン技術に注力しています。

しかし、第三の道も存在し、信頼性が低すぎず計算速度が遅すぎない甘いスポットに位置するのが量子アニーリングです。

特にこの技術のチャンピオンとされる企業があり、実世界における量子コンピューティングの初期応用でリーダーになる可能性があります: D-Wave

D-Wave 概要

D-Wave の歴史

D-Wave は 1999 年に設立され、量子コンピューティングへの熱狂が始まる以前、インターネットがまだ新しく急成長していた時期のことです。その名前は、同社が使用した最初期の量子ビット形態である D-Wave 超伝導体 に由来しています。

同社は当初、ブリティッシュコロンビア大学のスピンオフとして運営され、現在も同大学に拠点を持ち、カリフォルニア州パロアルトにも拠点があります。また、フロリダ州ボカラトンに 新しい本社と重要な米国研究開発（R&D）施設 を設立する計画があります。

2007 年、同社は Orion プロトタイプを作成し、16 量子ビットのシステムとして、量子プロセッサの初の公開デモンストレーションを実現しました。

同社は 2011 年に最初の商業販売を行い、128 量子ビットのプロセッサを Lockheed Martin (LMT ) に販売しました。その後、NASA や Google へも販売を拡大し、500 から 2,000 量子ビットの量子コンピュータを提供しました。

2020 年、同社は 量子コンピュータハードウェアの販売のみから、クラウドベースのLeap プラットフォーム、 を通じて量子コンピューティングへのクラウドアクセスも提供するようシフトしました さらに、5,000 量子ビットを有する Advantage システム を提供しました。

この提供は、他の多くの量子コンピューティングシステムが目指す理論的・実験的な目標ではなく、実世界の最適化問題や産業用途に焦点を当てています。

「この量子ビット数と接続性の向上により、より大規模な応用問題を量子チップ上で直接解くことが可能になります。Advantage QPU は、同様の構造を持つ 2000Q QPU が保持できる入力の平均で約 3 倍の大きさの入力を保持できます。さらに、応用問題は Advantage QPU によりコンパクトに埋め込むことができ（コンパクトな埋め込みはより高品質な解に結びつきます）。」

これらの量子コンピュータはすべて量子アニーリングに基づいており、トラップイオンコンピュータより多くの量子ビットを集めることができ、超伝導量子チップよりも信頼性が高くスケールしやすい手法です。

2019 年以降、同社はゲートモデルプロセッサ（従来の超伝導量子コンピューティング技術）にも拡大しており、量子アニーリングの能力を補完する形で、同社は自らを「世界唯一のデュアルプラットフォーム量子コンピューティング企業」と位置付けています。

出典: D-Wave

「アニーリング量子コンピューティングは最適化、材料シミュレーション、特定の AI ワークロードに優れていますが、ゲートモデル量子コンピューティングは量子化学、分子設計、次世代エネルギー貯蔵などの応用を進展させると期待されています。」

同社は 2022 年に SPAC 合併を通じてニューヨーク証券取引所に上場しました。

最後に、D-Wave は 2025 年に物議を醸した「量子優位性」の主張 を行い、科学的に関心のある問題を古典コンピュータよりも速く解くことに成功したのは初めてだと宣言しました。

「彼らは、材料の温度が絶対零度から始まり、量子揺らぎによってある状態から別の状態へ遷移する特定の問題を研究しました。彼らは、自身のマシンが古典的計算に比べて指数関数的に速く結果を達成したと推定しています。」

他の科学者チームが同様のことができる、あるいはすでに実現したと主張する中で、これは D-Wave の量子アニーリング技術が既存のスーパーコンピュータに対する実用的な競争相手となりつつあることを示す好例です。

「これは D-Wave における 25 年間のハードウェア開発と研究の成果です」nnMohammad Amin – D-Wave 上級物理学者。

D-Wave の数字で見る概要

商業的成功とクラウドコンピューティング提供の開始にもかかわらず、D-Wave は依然としてテクノロジースタートアップとして捉えられ、研究開発に重点を置いています。従業員は 385 人で、全体の約 20%〜25% が博士号を保有しています。

同社は米国特許として 290 件、全世界で 800 件以上の特許取得・出願を保有しています。これにより、D-Wave は世界の量子特許ポートフォリオで第 3 位となり、レガシー大手 IBM と Alphabet (GOOG )（Google）に次ぐ位置です。D-Wave の特許の 60% 以上は量子プロセッサの基礎物理、チップ製造、先進的な低温インフラに関するものです。

D-Wave は 100 社以上のエンタープライズパートナーを抱え、金融、産業（化学、鉄鋼、建設等）、通信などのセクターに重点を置いています。

出典: D-Wave

すでに D-Wave の顧客の半数は商業企業で、収益の 65% が商業顧客から、さらにそのうち 45% が Forbes Global 2000 の顧客から得られています。これらのエンタープライズ顧客との協業は学術的なものに留まらず、具体的なユースケースで日常的に利用されています。

例えば、D-Wave のツールは AT&T (T ) で使用され、ネットワーク最適化ワークロードの処理時間を約 1 時間から 15 秒未満に短縮しています。別の顧客はスケジューリングの最適化に利用しています：

「自動スケジューラは時間と労力の両方を節約し、かつて 80 時間かかっていた作業を週 15 時間に削減し、80% の時間削減を実現しています。」

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また、スペインの大手銀行 CaixaBank (48CA.DE ) は、D-Wave を使用して高速取引向けのポートフォリオ設計を最適化しました。通常、銀行が数時間かかっていた計算時間が、量子コンピューティング技術により数分に短縮されました。

「量子ハイブリッドアプリケーションは、複雑な金融問題の計算時間を大幅に短縮し、投資ポートフォリオの最適化、債券ポートフォリオの内部収益率（IRR）向上、ヘッジ運用に必要な資本の最小化を実現しました。」

2025 年にリリースされた D-Wave Advantage2 は、4,500 以上のアクティブ量子ビットを示しています。これは Advantage1 の 5,000 量子ビットに比べてやや減少していますが、全体的な性能、品質、プロセッサの忠実度を大幅に向上させるための戦略的トレードオフです。

主な変更点の一つは、従来の 15 方向接続から 20 方向接続へとクォービットの接続性が向上したことで、複雑な最適化問題をチップ上により直接的にマッピングできるようになったことです。Advantage2 では量子コヒーレンス時間が倍増し、ノイズが 75% 減少し、難しい最適化や材料科学問題で 20 倍から 25,000 倍の速度向上が実現しています。

D-Wave は 2029 年までに 20,000 量子ビットを搭載した Advantage3 システムを、2031 年までに 100,000 量子ビットへと拡大する計画です。

出典: D-Wave

D-Wave の技術

D-Wave の量子アニーリング技術

D-Wave 技術の根本的な物理は、量子アニーリングプロセッサが自然に低エネルギー解を返すことにあります。したがって、実世界の問題をエネルギー最小化問題としてモデル化すれば、量子コンピュータは自発的に最小エネルギー状態に到達する最適解を見つけ、スケジューリング課題や経路探索（最適化問題）など、必要な計算に直接的な答えを提供します。

量子アニーリング技術が解決できる別の問題カテゴリはサンプリング問題です。この場合、さまざまな低エネルギー状態の全体像が機械学習モデルを正しい方向に導くのに役立ちます。

「多数の低エネルギー状態からサンプリングし、エネルギーランドスケープの形状を特徴付けることは、現実の確率的モデルを構築したい機械学習問題に有用です。」

ここでの利点は、確率的モデルが不確実性を明示的に扱い、知識のギャップやデータソースの誤差を考慮できることです。

「例えば、手書き数字の有名な MNIST データセットで学習する場合、このようなモデルはトレーニングセットと一致する手書き数字に似た画像を生成できます。」

より詳しく言うと、量子アニーリングは個々の量子ビットを結合させ、相互に影響し合うようにします。エンタングルされた量子ビットペアが増えるごとに、コンピュータの容量は指数的に増加し、古典コンピュータでは容量を増やしても線形にしか増えません。

「2 つの量子ビットはエネルギーランドスケープを定義できる 4 つの状態を持ち、3 つの量子ビットは 8 つです。追加の量子ビットが増えるごとに、エネルギーランドスケープを定義できる状態数は倍増します。」

このため、接続性と安定性の向上は総量子ビット数と同様に重要で、より安定した量子ビットはより多くの計算に利用でき、接続が増えることで計算能力が指数的に向上します。

• アニーリングは他の超伝導量子コンピューティング手法よりも安定性と信頼性が高く、実現が容易で、数千から数万の機能的量子ビットへとスケールしやすいです。
• アニーリング量子ビットはトラップイオン技術の量子ビットよりも高速で、複雑な計算を迅速に実行でき、古典スーパーコンピュータに対抗できる競争力があります。

全体として、アニーリングは適用範囲が最適化や探索問題に限定されますが、効率性と早期参入者としての優位性により、より汎用的な量子コンピュータに対して競争力を持ちます。

D-Wave のゲートモデル技術

「超伝導量子コンピューティング」技術を語る際、人々が通常指すのはゲートモデル技術であり、制御されたロジックゲートのシーケンスを使用し、古典的な計算形態により近い形で動作します。

これは本質的により汎用的な技術で、アニーリング技術が対象とする限定的な問題群よりも多くの問題に適用可能であり、IBM、Google、Rigetti などの企業が好むアプローチです。

最近、D-Wave は Quantum Circuits Inc.（QCI）を最大 5.5 億ドル相当の全株式取引で買収し、この分野への拡大を加速させました。

投資家の視点から見ると、これはやや混乱を招く可能性があります:

• 一方で、D-Wave は「一芸だけの企業」から、既存のアプリケーションと顧客を持つ企業、そして長期的により大きな市場を対象とする汎用量子コンピューティング企業へと転換します。
• 他方で、これはアニーリング単独では限界があることを示唆しており、IBM や Google といった巨人と直接競争できるか疑問が生じます。

したがって、ゲートベースのモデルが D-Wave にとって有用かどうかというよりも、競争上の優位性をもたらすかが重要です。

プラスの側面として、アニーリングで培った低温技術の経験と特許がゲートモデルチップにもうまく転用でき、必要な投資を削減できます。特に、D-Wave の オンチップ低温制御 は量子冷蔵庫内部の膨大な配線束を削減し、過去 10 年間に最も多くの量子ビットを扱ってきたことから得られる独自の競争優位性となり得ます。

「数万の超伝導量子ビットを搭載したシステムを構築することで、D-Wave は他社が必要とする前に配線ボトルネックを解決しました。現在、ゲートモデルシステムが配線が制限要因となる規模に近づく中、D-Wave は競合がゼロから開発するかライセンス取得しなければならない技術を保有しています。nnSal Magnone」

もう一つのプラスは、Leap Quantum Cloud がすでに D-Wave の顧客に浸透しており、日常的に利用されているため、時間をかけて他の用途や技術が成熟するにつれてゲートモデル技術へ徐々に移行できる点です。アニーリングの導入は顧客にとっても容易で、Python ツールの D-Wave Ocean SDK を使用し、複雑な回路組み立て（例：Qiskit）を必要としません。

もう一つの潜在的な技術的優位性は、Quantum Circuits Inc. の買収で得たデュアルレール量子ビットで、チップレベルでエラー検出をネイティブに処理します。つまり、大規模システムを構築し、後でソフトウェアでエラーを修正する代わりに、デュアルレール量子ビットはエラーが発生した瞬間に物理的フラグを立てます。

出典: D-Wave

エラー削減と訂正は量子技術の大きなボトルネックであるため、これは同社の将来とコンピュータモデルの迅速なスケーリングにとって非常に重要です。

「D-Wave の広範なデュアルプラットフォーム戦略の一環として、ゲートモデル技術は実用化されたアニーリングシステムを補完します。これにより、量子コンピューティングが成熟するにつれて、量子化学、材料科学、AI などの領域を含む、組織が取り組める計算的に複雑な問題の範囲が拡大します。」nDr. Alan Baratz – D-Wave CEO

それでも、現時点で D-Wave のゲートモデルは競合他社に比べてかなり小規模です。現在は 17 量子ビットのシステムのみを生産しており、2027 年に 49 量子ビット、2028 年に 181 量子ビットを目指しています。このペースで進めば、エラーの並列削減により 2030 年に最初の耐障害性アルゴリズムが実現し、2032 年に実世界の応用が初めて登場すると見込んでいます。

出典: D-Wave

D-Wave の技術応用

前述の通り、D-Wave の量子アニーリングコンピューティングの主要な応用例の一つは、製造スケジューリングや配送・物流の最適化です。サプライチェーンがますます複雑化し、数千の部品や荷物の取り扱い、注文・輸送・配達の最適化が従来の手法では解決困難になる中、量子アニーリングは有効です。また、車両容量、時間制約、変動する交通状況、持続可能性の考慮などの要素も加わります。

別のスケジューリング形態として、労働力スケジューリングがあります。これにより、企業はシフトの希望、規制の変化、病欠などを考慮しながら、従業員のスケジュールをより効率的に管理できます。

最後に、リソース管理も重要な応用例です。ここでの「リソース」は材料、資金、人員など広範な意味で使用されます。同様の手法は、例えば通信会社が モバイルネットワークの帯域リソース を重い利用時に管理する際にも適用されています。

「リソース間の競合を解消し、部門間の需要を調整し、作業負荷をバランスさせ、ボトルネックを防ぎ、重要プロジェクトに資産を合わせることで、無駄を削減し、生産性を向上させ、持続可能な競争優位性を実現します。」

出典: D-Wave

D-Wave の投資家向け要点

D-Wave の投資家は、量子コンピューティングが新興かつ非常に競争の激しい分野であることを認識すべきです。

ほぼすべての量子企業は、自社が正しい技術路線を選んだと考えており、信頼性が高い（イオントラップ）、市場投入が早い（アニーリング）、またはスケーラビリティが高い（超伝導）と主張します。

それでも、D-Wave の量子アニーリングコンピュータがバイオテクノロジー、通信、金融などの実世界の問題を解決するために規模を拡大しながら導入されていることは印象的で、他の企業が異なる量子コンピューティング技術に焦点を当てている中で、D-Wave は分野の意外な勝者になる可能性があります。

また、D-Wave が大規模な数千量子ビット商用量子コンピュータを構築した独自の経験は、従来の超伝導設計でも他の形で活かされる可能性があります。

特に、同社は低温制御に関する独自の特許を取得し、チップレベルでエラー検出をネイティブに処理できるようになっており、これは大手プレイヤーが自社のゲートモデル技術で実現できない点です。

2024 年末には、同社は資金不足で規模の商業化に至らない危機的状況に見えましたが、主要企業との新たな取引が継続的に進み、クラウド経由のアニーリング量子コンピューティングが拡大し、ゲートモデル技術における独自の知的財産も保有しているため、現在の状況は大きく変わっています。

同時に、2026 年第2四半期の収益がわずか 190 万ドルであることから、現在の数十億ドル規模の評価額は主に同社の将来性に支えられており、急速に進化する分野では複数の量子コンピューティング技術にリスクを分散させることが最も賢明なアプローチかもしれません。

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