株式会社Nanofiber Quantum Technologies（ナノファイバー・クオンタム・テクノロジーズ）

市場課題｜量子計算の規模を広げる壁

1台への集積では規模が不足

量子コンピューターは、1台に量子ビットを詰め込む方法では規模を広げにくくなります。同じ空間に量子ビットを並べるほど配線や冷却、制御に使うレーザーの経路が込み合い、装置の設計は難しくなります。実用的な計算に届く前に頭打ちになりかねません。

誤り訂正に要る量子ビットが不足

量子ビットは外部の影響で乱れやすく、誤りを訂正する仕組みが要ります。誤り耐性量子コンピューター（計算中の誤りを訂正しながら動く方式）では、計算に使う論理量子ビット（誤りに強くするため多数を束ねた1つ分）1つを支えるため、多数の量子ビットを訂正へ割り当てる設計が想定されます。必要な数を1台でそろえる見通しは、なお立ちにくい状況です。

他にも、装置ごとの量子ビットの寿命や、極低温と真空を保つ負担があります。装置と装置を結ぶ経路の光の損失や、方式ごとに異なる制御の仕組み、といった課題があるといわれています。

FrontJournalの解説

• 誤り耐性量子コンピューター多数の量子ビットを束ねて誤りを訂正しながら計算を進める量子コンピューターを指す。束ねる数が多いほど装置は大きくなるため、実現には全体の大規模化が前提となる。

Nanofiber Quantum Technologiesの強み｜「量子インターコネクト」を開発

共振器で装置どうしを接続

装置と装置を光でつなぐ方式では、原子から取り出した光子（光の粒）が途中で失われやすく、接続の成功率が上がりにくいままでした。

同社が使うのは、光ファイバーそのものを細く引き伸ばして作る「ナノファイバー共振器」です。太さが光の波長より細く、長さが数ミリメートルの区間では、光の相当の割合がファイバーの外側にしみ出しながら進みます。そこに中性原子（電気を帯びていない原子）を捕らえると、光子と原子が強く結びつきます。生まれた光子はファイバーの中をそのまま進むので、レンズや鏡で外部の光路へ受け渡す工程は不要です。同社の共振器は、通信波長帯にあたる1389ナノメートルの光で、往復あたりの損失を0.31%に抑えています。

量子もつれを効率よく生成

誤り訂正に要る多数の量子ビットを複数の装置で分担するには光子を介した量子もつれ（離れた2つの粒子の状態が結びつく関係）が必要ですが、途中の損失が大きいほど生成の頻度は下がります。

同社が採るのは、共振器の中で原子と光子の相互作用を強め、量子もつれを効率よく生む設計です。損失が小さいほど光は長く往復でき、往復のしやすさを表すフィネスは約2,000です。イッテルビウム原子と組み合わせたときの協同性（原子と光子の結びつきの強さを表す指標）は、90と見積もられています。この値が大きいほど、光子を取り逃さずに量子もつれを作れる見込みが高まります。ファイバーを引き伸ばす工程では、水素と酸素の炎の代わりに重水素と酸素の炎を用い、光の吸収につながる水酸基を抑えました。

FrontJournalの解説

• 量子もつれ離れた2つの粒子の状態が結びつき、片方を測るともう片方の状態も定まる関係を指す。量子コンピューターどうしをつなぐ通信では、この関係を装置の間に作ることが計算を連携させる前提となる。

量子インターコネクトの未来｜量子コンピューターの大規模化

低損失の共振器を実証

装置をつなぐ土台となる低損失の共振器は、すでに実物が完成しています。光ファイバーを細く引き伸ばし、その数ミリメートルの区間をそのまま共振器として使う構造です。通信波長帯での往復あたりの損失は、実測で0.31%です。イッテルビウム原子との接続に向けた条件は、実験室の水準で整いつつあります。

光ピンセットとの統合実証

装置の中で原子を並べる技術との統合は、共同実証まで進んだ段階にあります。同社は三菱電機と、中性原子型量子コンピューター向けの光量子インターフェース（量子ビットと光を受け渡す接続部）の基盤技術を開発してきました。三菱電機が光ピンセット（レーザーの力で原子を1個ずつ捕らえて動かす技術）で量子ビットの配列を制御し、同社が量子コンピューターとナノファイバー共振器の統合技術を受け持ちます。この共同実証は2025年4月に始まり、2026年3月末までの予定で、状況に応じて延長するとされています。

量子ネットワークの構築を目指す

同社は、多数の量子コンピューターを結んだ量子ネットワークの構築を目指しています。中性原子方式の装置を手がける米国のQuEra Computingとは、チップどうしを接続して大規模な計算を実現する技術で協力しています。開発と製造の体制を、米国メリーランド州カレッジパークと東京で拡張する方針です。目標は、誤り耐性量子コンピューターの実現と量子通信との統合を、同じ基盤で扱うことです。

会社概要｜Nanofiber Quantum Technologiesの事業と設立背景

早稲田大学の研究から起業

株式会社Nanofiber Quantum Technologiesは、早稲田大学の研究成果をもとに、2022年4月27日に設立されました。基礎技術は、早稲田大学理工学術院教授の青木隆朗氏が進めてきたナノ光ファイバー共振器の研究に由来します。「早稲田大学PoC Fundプログラム」に採択された「ナノ光ファイバー共振器量子電気力学系による分散型量子コンピュータ」の課題から、事業が立ち上がりました。代表は共同創業者のMasashi Hirose氏です。

採択・連携

同社の連携は、大学系ファンドの出資と事業会社との共同実証に広がります。早稲田大学ベンチャーズ（同大学系の投資会社）からは、初回の投資を受けました。事業会社との連携では、三菱電機と中性原子型量子コンピューター向けの光量子インターフェースの共同実証に取り組みました。米国では中性原子方式のQuEra Computingと協力し、メリーランド州カレッジパークにも開発拠点を置いています。

シリーズAで資金を調達

シリーズAの1次クロージングは、2025年9月24日に公表されました。シリーズAは、試作した技術の実証を進め、事業拡大へ向かう段階の調達です。累計の調達額は約1,400万ドルで、Phoenix Venture Partnersが主導し、複数の投資家が参加しました。資金は分散型量子コンピューティングの実証、中性原子方式向け量子インターコネクトの製品化、開発と製造の体制の拡張に充てます。

編集後記｜FrontJournal編集部より

量子コンピューターの話題は、量子ビットの数に集まりがちです。しかし数を増やす道は1台の中だけではありません。装置を並べてつなぐ発想は、古典のコンピューターがたどった道筋と重なります。

同社の取り組みで目を引くのは、光ファイバーそのものを共振器に変えるという着眼です。原子と結びついた光子を、別の部品へ渡さずそのまま通信網へ送り出せる点は、計算と通信を1つの基盤で扱う構想につながります。損失を数字で示せる段階に来た点も心強く感じます。

早稲田大学の研究室から生まれた技術が、東京と米国を結ぶ体制へ育っています。装置をつなぐ役割から量子計算の景色がどう変わるのか、見守りたいところです。

FrontJournal編集部

本記事は、FrontJournalが公開情報をもとに独自に分析した第三者コンテンツであり、対象企業・研究機関の公式見解ではありません。