Microsoftが主張する世界初の「トポロジカル量子ビット」について専門家からは懐疑的な声

2025年2月22日

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Microsoftが、世界で初めて「トポロジカル量子ビット」の作製に成功したと発表したが、量子コンピューティングの専門家コミュニティからは懐疑的な意見が多く出されている。過去に同様の主張を撤回した経緯もあり、独立した検証が必要だと指摘されているのだ。

Microsoft、トポロジカル量子ビット実現を発表

Microsoftは、マヨラナ粒子を制御して信頼性の高い量子ビットを作成できる新しいタイプの材料「トポコンダクター（トポロジカル超伝導体）」を用いた「世界初のトポロジカル量子ビット」を作成したと発表した。同社のCEO、Satya Nadella氏は「約20年にわたる追求の末、全く新しい物質の状態を作り出した」とXに投稿。

トポロジカル量子ビットは、1990年代後半にAlexei Kitaev、Michael Freedmanらによって提唱された概念で、非可換エニオンという二次元物質に存在する特殊な量子励起を用いて構築される。従来の量子ビットよりもエラーに強く、安定性が高いと理論上は期待されている。エラーを発生させるには、非可換エニオンの編組方法を根本的に変える必要があり、他の量子ビットタイプよりもノイズの影響を受けにくいと考えられているためだ。

マヨラナ・ゼロモードは、トポロジカル量子ビットの重要な構成要素である。超伝導体中の電子対に、追加の非対電子が導入されると、励起状態が形成される。この電子は、デバイスの両端に存在するマヨラナ準粒子間で「非局在化」された状態で存在する。MicrosoftがNature誌に発表した論文では、ヒ化インジウム製の超伝導ナノワイヤデバイスを用いた実験について報告されており、ナノワイヤが余分な電子を保持していることを示唆する測定結果が示されている。しかし、論文の著者らは、これらの実験結果だけでは、ナノワイヤが2つのマヨラナ準粒子をホストしていることを保証するものではないと注意を促している。

専門家からは懐疑的な声、過去の撤回も影響

今回のMicrosoftの発表に対し、多くの専門家が懐疑的な見方を示している。著名な理論物理学者John Preskill氏を含む複数の専門家は、Microsoftが主張を裏付ける性能データをまだ発表していないと指摘。「このテストが成功裏に実施されたという公に入手可能な証拠はない」とXへの投稿で、同社が主張を裏付ける性能データを開示していないことを批判した。

量子コンピューティングの専門家であるScott Aaronson氏もブログ記事で、「Microsoftがトポロジカルに保護された量子ビットを実証するためのプロトコルをロードマップで説明しているが、このテストが成功裏に実施されたという公に入手可能な証拠はない」とPreskill氏の意見を引用し、追及した。

問題の1つは、Microsoftが以前にも同様の主張を行い、後に撤回したことだ。2018年、Microsoftはトポロジカル量子ビットの構成要素であるマヨラナゼロモードの実験的生成を主張したが、後にこの主張を撤回した。Aaronson氏は、この経緯が専門家を慎重にさせていると指摘している。

Aaronson氏が、Microsoftの研究者の一人であるChetan Nayak氏に懐疑論について尋ねたところ、Nayak氏は「我々は今や完全に量子ビットとして振る舞うトポロジカル量子ビットを持っている。これ以上何を求めるのか？」と答えたという。

「トポロジカル量子ビット」の定義にも疑問

また、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン（UCL）のJonathan Oppenheim教授は、Microsoftの発表と『Nature』誌に掲載された論文の内容に乖離があると指摘する。Nature誌の論文の査読ファイルには、編集者注として「編集チームは、この原稿の結果は、報告されたデバイスにおけるマヨラナ・ゼロモードの存在の証拠を示すものではないことを指摘したい。この研究は、将来のマヨラナ・ゼロモードを用いた融合実験を可能にする可能性のあるデバイスアーキテクチャを紹介するために公開されたものである」と明記されている。

Oppenheim教授は、「科学論文と彼らの公的主張の間には大きな隔たりがあるが、最も明白なのは、彼らがトポロジカル量子ビットを持っていることを示していないことだ。編集者たちは、これを強調するという異例の措置さえ取った」と述べ、論文の内容が、Microsoftが主張する「トポロジカル量子ビットの実現」とは異なるとの見解を示した。

Oppenheim氏は、「主張は、いつの日かトポロジカル量子ビットを持つかもしれない何らかのアーキテクチャを持っているということだ。しかし現時点では、彼らはそれを持っていない」と、Fortune誌に語っている。

ピッツバーグ大学のSergey Frolov教授はさらに踏み込み、「物理学は科学者や研究文献によって確立されていない。主張はなされているが、物理学は依然として議論の余地がある」と述べ、Microsoftの主張の根拠となる物理的基盤が確立されていないと批判した。

カリフォルニア工科大学の理論物理学教授Jason Alicea氏は、The New York Timesに対し、「トポロジカル量子ビットは原理的には可能」であり「価値ある目標」だが、検証が必要であると語った。「デバイスが理論的に予測されるすべての魔法のような方法で動作することを確認する必要がある。そうでなければ、現実は量子コンピューティングにとってそれほどバラ色ではないかもしれない。幸いなことに、Microsoftは今、それを試す準備ができている」と彼女は述べた。

ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン（UCL）の物理学教授Jonathan Oppenheim氏も、研究論文とMicrosoftの公式発表との間にギャップがあると指摘。「科学論文と彼らの公的主張の間には大きな隔たりがあるが、最も明白なのは、彼らがトポロジカル量子ビットを持っていることを示していないことだ。編集者たちは、これを強調するという異例の措置さえ取った」とFortuneに語った。

大手IT企業の量子コンピューティング競争への影響

量子コンピューティングは、創薬、気象予測、金融リスク分析、ロジスティクス最適化など、幅広い産業分野に大きな可能性を秘めている。GoogleやIBMなどの大手テクノロジー企業も量子コンピューティングの開発に取り組んでいるが、Microsoftのアプローチは競合他社とは一線を画している。

一部の専門家は、具体的な証拠のない大胆な主張は、業界全体の信頼性を損なう可能性があると警告する。Frolov教授は、「このような発表は、助けにはならず、むしろ害になる。量子コンピューティング業界は、タイムラインや有用性に関する疑問を定期的に受けており、すでに多くの監視下に置かれている」と述べ、過度な期待を煽るような発表に警鐘を鳴らした。

一方で、Terra QuantumのCEOであるMarkus Pflitsch氏は、「今回の発表は、多くの人が強力な量子コンピュータへの拡張に非常に役立つと考えているトポロジカル量子ビットを使用したカスタムチップを構築するという、業界にとって真の進歩である」と評価。「今回の発表は、フォールトトレラント量子ハードウェアが多くのビジネスリーダーが考えているよりも近いという我々の評価を裏付けるものだ」と述べ、Microsoftの成果を歓迎するコメントを発表した。

ただし、Pflitsch氏は、「AI、HPC、量子コンピューティングのハイブリッドソリューションが、普遍的なフォールトトレラント量子システムが登場する前に商業的価値を提供することにMicrosoftと同意する」とも述べており、汎用量子コンピュータ実現にはまだ時間がかかるという見解を示している。

Microsoftはトポロジカル量子ビットをスケールアップするという野心的なビジョンを提示しているが、Aaronson氏はそのタイムラインについて様子見の姿勢を取っている。「企業のPRやポップサイエンスの見出しの世界では、確かに、そうかもしれない」と彼は書いている。「現実の世界では、『数年』というのは確かに私には性急すぎるように感じるが、Microsoftとその競合他社の幸運を祈る！」

Microsoftの次のステップは、より具体的な実験的証拠を提供することである。Nayak氏は批判に応え、Microsoftの論文は追加の裏付けとなる証拠が集められる1年前に提出されたと述べた。また、さらなる研究が発表されるだろうとも書いている。「もちろん、私たちは皆、フォローアップ論文を楽しみにしている」とAaronson氏は書いている。

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