IBMは、BoeingとGeneral Motorsが共同保有する米研究機関HRL Laboratoriesを買収する最終契約を結んだ。取引金額は公表しておらず、規制当局の承認などを経て2026年第3四半期末までの完了を見込む。IBMが買収価値として挙げる範囲は、シリコン・スピン量子ビットの設計から製造技術まで広い。HRLは量子ドットを作る半導体工程、極低温で動く制御回路、信号配線を一体で開発してきた。
この買収は、IBMが2029年に投入するとしている超伝導量子コンピューター「Starling」をスピン方式へ変更する発表ではない。むしろ、既存ロードマップの先へ進むために、別方式の量子ビットを製造へつなぐ能力を社内へ加える動きだ。HRLが2026年に公開した試作機をたどると、IBMが量子ビット数以上に何を買おうとしているのかが見えてくる。
Boeing・GMの共同研究所を取得する契約
HRLは1948年にHughes Research Laboratoriesとして発足し、1997年に有限責任会社へ移行した。現在はBoeingとGMが共同保有し、両社や米政府、民間企業向けに研究開発を担う。IBMとの取引が完了した後も、BoeingとGMは量子応用と先端技術の開発でIBMとの提携を続ける。
買収契約はHRLという会社を対象とし、量子計算部門だけを切り出す取引とは説明されていない。HRLは量子センシングや量子ネットワークに加え、先端材料、高速・高出力通信、電子工学などを手掛ける。カリフォルニア州南部には25万平方フィートの研究施設と1万平方フィートのClass 10クリーンルームを持ち、米国防総省向けのTrusted Foundryにも認定されている。IBMは、政府・商業顧客向けの研究を試作へ移すHRLの能力も買収の補完価値に挙げている。
一方、買収価格や移る従業員数、政府契約と施設の扱いは明らかになっていない。HRLの告知も、契約が規制審査の開始を意味すると説明している。現時点で確定しているのは買収契約であり、IBM傘下への移行はまだ完了していない。
3電子で1量子ビットを作るexchange-only方式
IBMが現在使う超伝導量子ビットは、Josephson接合を含む回路の量子状態で情報を表す。HRLのexchange-only量子ビットは仕組みが異なる。シリコン／シリコンゲルマニウム（Si/SiGe）の量子井戸に3個の量子ドットを作り、各ドットへ閉じ込めた3電子の合成スピン状態で1量子ビットを符号化する。量子ドットは表示装置に使う発光ナノ結晶ではなく、金属ゲートの電圧で単一電子を閉じ込める微細構造だ。
制御には、隣り合う電子を近づけたり離したりする電圧パルスを使う。電子スピンを個別に回転させる代わりに、電子間の交換相互作用でスピン状態を部分的に入れ替える。この構成は3電子で1量子ビットを作る分だけ物理資源を使うが、マイクロ波駆動に伴う相関誤りを避け、電気信号だけでゲートを動かせる利点がある。
HRLは2023年、6個の量子ドットで2個の符号化量子ビットを作り、任意の量子計算に必要な普遍ゲート集合をNatureで実証した。符号化CNOTの忠実度は96.3%±0.7%、符号化SWAPは99.3%±0.5%だった。ここでいう「普遍」は必要な論理操作を組み合わせられるという意味であり、大規模計算や誤り耐性を達成したという意味ではない。
18量子ビットを支える4K制御器と超伝導配線
2026年4月にHRLチームが公開したプレプリントは、研究の対象を2量子ビットのゲートからシステム統合へ広げた。独自の200mmウェハ工程で54個の量子ドットを3列に配置し、最大18個のexchange-only量子ビットを構成できる。チップは3×6の格子として使えるが、「最大18」は構成可能な規模である。論文中の多量子ビット実験は、その一部を使っている。
試作QPUで目を引くのは、約7000万トランジスタを載せた130nm RF CMOS制御器を4Kで動かしたことだ。制御器は150本の時間変動信号と35本の静的バイアスを生成し、低熱伝導の超伝導リボンケーブルを通じて、平均電子温度150mKの量子ビットチップへ送る。室温から極低温部へ大量の精密なアナログ配線を引く設計を減らし、量子ビット、制御、配線を半導体ウェハ工程で作れる部品へ寄せた。
ゲート性能も前進した。プレプリントが報告した平均誤差は1量子ビットゲートで2×10^-4、CNOTで3×10^-3である。7量子ビットを使った距離5反復符号では、論理誤り率が約5×10^-3となり、同じデータから取った距離3部分集合の平均2.3×10^-2に対して4.7倍改善した。
ただし、これは査読前の報告だ。6物理量子ビットによる[[4,2,2]]誤り検出実験では、1万回の実行結果の約77%を検出結果に基づいて捨て、残したデータで0.95の論理忠実度を得た。全データを使った場合は平均0.59だった。誤りを検出して良い結果だけを選ぶ段階から、計算を止めずに誤りを訂正する耐障害システムへ進むには、デバイスの均一性、制御器の消費電力、配線の製造性をさらに詰める必要がある。
超伝導とスピンで重なる半導体製造
超伝導方式とスピン方式は、量子情報を保持する物理系が違う。それでもIBMは、両方式がシリコン製造、極低温環境、外部信号によるゲート制御を使う点を買収の接点に挙げる。IBMの解説では、スピン量子ビットは将来1Kで動作できる可能性があり、超伝導方式の0.015Kより高い。ただし、HRLの今回の量子ビット実験は平均150mKで行われた。一般的な到達可能性と試作機の実績は分けて読む必要がある。
温度が上がれば、冷却装置が取り出せる熱量が増え、量子ビット近くへ制御電子回路を置きやすくなる。HRLの試作機が4K制御器と150mK量子チップを分け、熱を通しにくいリボン配線で結んだのは、この熱設計と配線密度を同時に扱うためだ。IBMが得る技術は新しい量子ビット方式に加え、極低温システムを製造可能な部品へ分解する設計でもある。
HRLには量子センシング、超伝導ナノワイヤ単一光子検出器、シリコンカーバイド・フォトニクスの研究もある。IBMは買収発表で、計算、センシング、ネットワークを将来つなぐ考えを示した。ただし、これらを統合した製品や提供時期は示していない。量子研究の幅が広がることと、顧客が使えるシステムが増えることの間には、まだ製品化工程が残る。
2029年Starlingは超伝導のまま
IBMの公表済みロードマップでは、2029年のStarlingは200論理量子ビットで1億量子ゲートを実行する超伝導方式の耐障害量子コンピューターである。その後のBlue Jayは、2033年以降に2000論理量子ビットと10億ゲートを目標とする。どちらも将来目標であり、今回の買収発表は方式や日程を変更していない。HRLのスピン量子ビットは、IBMが「次の10年」の拡張方法を探るための技術として説明されている。
製造面の接続先になり得るのが、IBMと米商務省が5月に構想を発表した量子ウェハファウンドリー「Anderon」だ。計画では米政府がCHIPS支援として10億ドル、IBMが現金10億ドルを投じ、ニューヨーク州Albanyに300mmウェハ工場を設ける。最初は超伝導量子ビットと周辺電子回路を扱い、後に別方式へ広げる。ただし、この構想自体も基本合意書の段階で、最終文書の締結が条件となる。
IBMはHRL買収によりAnderonとの連携を深め、スピン量子ビット製造を開発する可能性に言及した。HRLの200mm独自工程をAnderonの計画中の300mm工程へ接続するなら、プロセス設計キット、インライン検査・特性評価、基準工程をスピン方式向けにどう整えるかが確認点になる。IBMは工程移管の開始時期も製造量も示していない。
IBMは6月、量子分野へ5年間で100億ドル超を投じ、研究開発から製造、M&Aまでに充てると発表した。HRL買収はこの投資方針を具体化するが、100億ドルは買収価格ではない。取引完了後、IBMがスピン量子ビットの製造目標と製品ロードマップをいつ示すか。そこではじめて、研究所の取得がIBMの次世代量子計算機へどう結びつくかを測れる。
