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光量子コンピュータ 技術解説

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TECHNOLOGY EXPLAINER

光量子コンピュータ
― 光子が量子ビットになる仕組みと、「光の損失」という最大の壁、それを支える光学材料

光量子コンピュータは、光の粒（光子）を量子ビットにします。光子は環境の影響を受けにくく、光ファイバーでつなぎやすいという長所がある一方、光子どうしはふつう素通りして相互作用しないため、2量子ビットゲートに工夫が要ります。また、光子は進み続けて最後に検出されて消えるので、「居続ける量子ビット」とは扱いが違います。そして、最大の課題は、光子が部品を通るたびに少しずつ失われること（損失）です。この記事では、①光子がどうやって0と1になるのか、②素通りする光子をどうやって「つなぐ」のか、③融合ベースの量子計算と、光の波を測る連続量方式、④光の損失がなぜ決定的か、⑤チップの素材・温度（検出器の冷却）、⑥確認日（2026年10月16日）時点の到達点と、量子優位性の主張とその反論を、図と小さな数値例で順番に説明します。『薄膜ニオブ酸リチウム』『窒化シリコン導波路』『シリコンフォトニクス』『光検出器』は、本シリーズの別編で扱います。

構成：査読論文（Nature、Science、Rev. Mod. Phys.、Nat. Photon.、Nat. Phys. ほか）、arXiv の論文、RIKEN・JST の公式ページを使用／数値の一部は本稿で計算／確認日 2026年10月16日

光量子チップには、光ファイバーを高い精度で位置合わせして、光を出し入れします。実際の装置・企業の機器を示すものではありません。
図1　概念画像（ImageGen生成）。光量子チップには、光ファイバーを高い精度で位置合わせして、光を出し入れします。実際の装置・企業の機器を示すものではありません。 実際の製品・施設・寸法・測定結果ではありません。拡大模型と実物スケールの場面は区別してください。
この記事の構成
  1. 3行でわかる／前提／シリーズの中での位置
  2. 復習：量子ビットは「矢印」
  3. 光子が量子ビットになる仕組み
  4. 光子は素通りする ― では、どうやって「つなぐ」のか
  5. 融合ベースの量子計算と、連続量方式
  6. 光子の損失という最大の壁
  7. 同じ型の「カード」で要点を整理し、他の3方式と並べる
  8. チップ・素材・温度
  9. 現在地（確認日 2026年10月16日）と計画、量子優位性の主張
  10. 限界と、確認できなかったこと／まとめ
  11. 評価・標準の読み方
  12. 用語集
  13. 参考資料（一次情報）
  14. 主張と出典の対応表（監査）
本記事の表記ルール

事実＝公表資料に記載のある内容（出典リンクあり）
本稿の計算＝明示した前提をもとに本記事が算出した値
未確定／将来＝計画・目標・草案など、確定していない事項
このほか、材料研究への読み取りやたとえ話は「解説」として区別しています。推測は太字で示します。

この記事の数値の読み方

量子コンピュータの数字は、何を、どう測ったかとセットでないと意味が決まりません。この記事では、誤り率・忠実度・寿命に、方式・測定対象・平均か最良か・日付を添えます。企業の発表は「企業の主張」、計画や目標は未確定／将来として、達成した事実と分けて書きます。第6章の損失のグラフは、本稿が計算した「感覚をつかむための例」で、実在の装置の損失の見積もりではありません。規格（ISO/IEC・IEEE）の本文は有料のため確認しておらず、題名・状態の記載にとどめています。簡単に説明するために、嘘は書いていません。たとえ話には、必ず「たとえの限界」を添えます。

1. 3行でわかる／前提／シリーズの中での位置

  • 光量子コンピュータの量子ビットは、光の粒（光子）です。たとえば、2本の導波路（光の通り道）のどちらに光子がいるかで、0と1を決めます（二重レール）。光子は、環境の影響を受けにくく（低デコヒーレンス）、ほとんどの部品を室温で動かせ、光ファイバーでつなげます［参考資料1・2・3］事実
  • 光子どうしは素通りして相互作用しないので、2量子ビットゲートは、干渉と測定で作ります（KLM 方式）。成功は確率的なので、現在は、小さな資源状態と「融合」という測定を組み合わせる融合ベースの量子計算が有力です［参考資料4・5］事実
  • 最大の課題は光子の損失です。部品を通るたびに少しずつ失われ、積み重なります。Aghaee Rad らは、光の損失を、誤り訂正のしきい値に届くための「支配的で最も難しい障害」としています［参考資料2］事実。確認日時点で、損失を含めて実用規模の誤り訂正を達成した、という報告は、本稿では確認できませんでした
この記事でいちばん大事な一行

光量子コンピュータは、「進み続ける光子を、干渉と測定で操る」方式です。長所は環境に強く、光ファイバーとつなぎやすいこと。最大の課題は、部品ごとの小さな損失が積み重なることです。

この記事を読む前に知っておくこと／シリーズの中での位置

前提：特になし。矢印のたとえは次章で復習します（量子力学の式は使いません）。

シリーズの中での位置：「量子コンピュータの基礎」「量子ゲートと量子回路」の次に読むと分かりやすい記事です。他の3つの方式（超伝導、イオントラップ、中性原子）と並べて読むと、違いがよく分かります。光量子コンピュータを支える材料は、本シリーズの「薄膜ニオブ酸リチウム」「窒化シリコン導波路」「シリコンフォトニクス」「光検出器」「半導体レーザー」「光ファイバー」編で、それぞれ詳しく扱います。量子優位性の読み方は「量子優位性の読み方」編、通信は「量子鍵配送と量子通信」「量子ネットワークと量子中継」編で扱います。

2. 復習：量子ビットは「矢印」

このシリーズでは、量子ビットの状態を球の中心から表面に向かう矢印で表します。北極を向けば「0」、南極を向けば「1」、斜めを向いていれば重ね合わせです。矢印が斜めのとき、測ると必ず0か1のどちらかに決まり、どちらになるかの確率は矢印の傾きで決まります。測った後は、矢印は北極か南極に固定され、元の傾きは戻りません。

量子ビットの状態は「矢印」で表せる（復習） 0（北極） 1（南極） 斜め＝重ね合わせ 測ると、0か1のどちらかに決まる 矢印が北極から θ だけ傾いているとき、0になる確率は cos²(θ/2)、 1になる確率は sin²(θ/2)。測ると矢印は北極か南極に決まり、元の傾 きは戻りません。 例：θ = 60° のとき（本稿の計算） P(0) = cos²(30°) = 0.75 P(1) = sin²(30°) = 0.25 合計は1（100%）。100回測れば、およそ75回が0、25回が1になります。 ※ シリーズ共通のたとえです。矢印の向きが量子ビットの状態を表します。コインの表裏が同時にある、という意味ではありません。
図2　本稿の計算を含む作図（ベクター作図）。矢印のたとえの復習です。θ = 60° の例の確率は、本稿が計算した値です（cos²(30°) = 0.75）。コインの表裏が同時にある、という意味ではありません。
よくある誤解：「量子ビットは0と1が同時に入ったコイン」

これは誤りです。矢印が斜めを向いている状態は、「0と1の両方が入っている」のではなく、「0と1のあいだの、ある決まった向き」です。測ると、0か1のどちらか一方になります。量子コンピュータの力は、この矢印の向きを「波」のように重ね、正しい答えが強め合うように設計することから生まれます（本シリーズ「量子アルゴリズム」編）。

3. 光子が量子ビットになる仕組み

光は、波であり、同時に「光の粒（光子）」の集まりでもあります（量子の世界の性質）。光量子コンピュータは、この光子1個を量子ビットにします。いちばん分かりやすいのは二重レールです。光の通り道（導波路）を2本並べ、上の導波路に光子がいれば0、下にいれば1とします。光子を半透明の鏡（ビームスプリッター）に通すと、光子は2本の道の「両方に広がった」状態になります。これが重ね合わせで、矢印が斜めを向いた状態です。測ると、どちらか一方の道で見つかります［参考資料3・6］事実。ビームスプリッターと、光の位相をずらす位相シフターを組み合わせれば、矢印を好きな向きに回せます（1量子ビットゲート）。

二重レールでは、1個の光子がどちらの経路にあるかで状態を表します。両経路への広がりは確率振幅の説明で、光子を2個に複製しているわけではありません。
図3　概念画像（ImageGen生成）。二重レールでは、1個の光子がどちらの経路にあるかで状態を表します。両経路への広がりは確率振幅の説明で、光子を2個に複製しているわけではありません。 実際の製品・施設・寸法・測定結果ではありません。拡大模型と実物スケールの場面は区別してください。
元のSVG・数値・出典を確認する
光子が量子ビットになる：光の「通り道」で0と1を決める（概念図） (a) 二重レール：2本の導波路のどちらに光子がいるか |0⟩ |1⟩ 上の導波路に光子がいれば 0、下の 導波路にいれば 1。 BS ビームスプリッター（BS）は光を2本 に分ける。光子は2本の「両方に広が った」状態になる（重ね合わせ）。測 ると、どちらか一方で見つかる。 (b) ほかの0と1の取り方 偏光：光の振動の向きが縦か横か。 時間：光子が早い時刻か、遅い時刻か（時間ビン）。 0 1 このほか、光の波そのもの（振幅と位相）に量子ビ ットを入れる方式（連続量方式。第5章）もありま す。 ここがほかの方式と違う点 超伝導・イオン・中性原子の量子ビットは、どこかに「居続ける」ものです。光子は、光の速さで進み続けるので、チップの中を通りながら、操 作され、最後に検出されて、役目を終えます（消えてしまいます）。 たとえの限界：光子を「走る荷物」にたとえると、操作は「途中の仕分け」、検出は「到着の確認」です。ただし、荷物と違って、光子は確認すると消 えます。量子ビットは読み出すと0か1に決まるという点が、ここでは「光子が見つかる場所が決まる」ことに対応します。 ※ 概念図です。実際の回路では、数多くのビームスプリッターと位相シフターを組み合わせます。

元SVGの説明：概念図（ベクター作図）。光子の二重レール符号化と、ほかの0と1の取り方（偏光、時間ビン）の概念図。符号化の整理は Kok らの総説［参考資料3］、PsiQuantum の二重レール量子ビット［参考資料6］によります。

つまずきやすいところ：光子は「進み続ける」

超伝導の回路や、真空中のイオン・原子は、チップや装置の中で居続ける量子ビットです。光子は、光の速さで進み続けるので、チップの中を通りながら操作され、最後に検出器に捉えられて消えます。このため、光量子コンピュータでは、「量子ビットを1か所に置いて、何回も操作する」のではなく、「流れてくる光子に、次々と操作を施して、最後に測る」という計算のしかたになります（解説）。たとえの限界：「流れる荷物の仕分け」にたとえると分かりやすいですが、荷物と違い、光子は測ると消えます。

4. 光子は素通りする ― では、どうやって「つなぐ」のか

2つの量子ビットをつなぐ（2量子ビットゲート）には、2つのあいだに「相互作用」が要ります。ところが、光子どうしは、ふつう、素通りして相互作用しません。これが、光が雑音に強い理由であり、同時に、ゲートを作りにくい理由です。解決の考え方は、干渉と測定です。Knill、Laflamme、Milburn（2001年、KLM）は、単一の光子、線形光学素子、測定だけで、効率的にスケールする量子計算ができることを示しました［参考資料4］事実。Kok らの総説は、その後の改良と、実際の部品の誤りを、整理しています［参考資料3］事実。

光子は素通りする：では、どうやって「つなぐ」のか（概念図） (a) 光子どうしは素通り 2つの光子が交差しても、ふつうは、たがい に影響しません（ぶつかって曲がる、という ことがない）。 だから、光子は雑音に強く、運びやすい一方、 「2量子ビットゲート」のための相互作用を 作りにくい。 (b) 同じ光子は一緒に出る（HOM） BS 2個とも同じ側 区別のつかない（まったく同じ）2つの光子を、 半透明の鏡（50:50のビームスプリッター）の両 側から同時に入れると、2つはかならず同じ側か ら出てきます。 光子が区別できると、この効果が弱まる。その度 合いが「HOM 干渉の可視度」で、光子の質の目 安。 (c) 測定で相互作用を作る KLM 方式（Knill、Laflamme、Milburn、 2001年）は、単一の光子、線形光学素子、 測定だけで、スケールする量子計算がで きることを示しました。 仕組みは、光子を干渉させたあと、一部 の光子を検出器で「測る」こと。測った 結果で、残った光子の状態が決まる（測 定が相互作用の代わり）。うまくいくか どうかは、確率的。 光量子コンピュータの最初の発想 素通りする光子でも、干渉と測定を組み合わせれば、量子計算の部品（ゲート）が作れる、というのが出発点です（Knill ら、2001年。Kok ら の総説が整理）。ただし、ゲートが確率的にしか成功しないので、成功するまで繰り返す工夫や、多数の光子と検出器が必要です。この「確率的」 を、誤り訂正の枠組みに取り込んだのが、次章の融合ベースの量子計算です。 ※ 概念図です。(a) の経路と (b) の出口の本数・配置は簡略化しています。
図4　概念図（ベクター作図）。光子の素通り、HOM 干渉、測定による相互作用の概念図。KLM 方式は Knill ら［参考資料4］、整理は Kok らの総説［参考資料3］、HOM 干渉の可視度の数値は PsiQuantum の論文［参考資料6］によります。

ここで鍵になる現象がHOM 干渉です。まったく区別のつかない2つの光子を、半透明の鏡の両側から同時に入れると、2つはかならず同じ側から出てきます。区別がつく（時間、色、形が少しでも違う）と、この効果は弱まります。この効果の強さ（可視度）が、光子の「同一さ」の目安です。PsiQuantum のチームは、独立した光源から出た光子どうしの HOM 干渉の可視度99.50 ± 0.25% を報告しました［参考資料6］事実。光子を区別できないほど揃えて作ることが、ゲートの質に直結します（解説）。

よくある誤解：「光は雑音に強いから、光量子コンピュータは誤りが少ない」

光子が、環境の影響を受けにくい（デコヒーレンスが小さい）のは確かです［参考資料1］事実。しかし、光子は「失われる」という別の誤りがあります。損失は、光子が環境と相互作用して状態が崩れる、のとは違い、光子がなくなってしまうことです。さらに、光子源は確率的にしか光子を出さず、光子が完全に同一とは限りません。「環境に強い」ことと「誤りが少ない」ことは別の話で、光では、損失と、光子の質（同一さ）が、誤りの主な出どころになります［参考資料2・6］事実。

5. 融合ベースの量子計算と、連続量方式

① 融合ベースの量子計算（FBQC）：作る → つなぐ → 数える

確率的にしか成功しない2量子ビットゲートを、そのまま使うのは大変です。そこで、Bartolucci らは、小さなもつれ状態（資源状態）を大量に作り、2つの資源状態から光子を1個ずつ取って干渉・測定する「融合」でつなぐという計算モデルを示しました。融合が確率的に失敗する性質や、光子の損失も、誤り訂正の枠組みの中で扱います。同じ部品の繰り返しで作れ、1個の光子に対する操作の深さが浅いので、光が通る部品の数が少なくて済む、とされています［参考資料5］事実。もう一つの源流が、あらかじめ大きなもつれ状態（クラスター状態）を作り、1個ずつ測っていくだけで計算する測定ベース（一方向）の量子計算（Raussendorf と Briegel、2001年）です［参考資料7］事実。

融合ベースの量子計算：「作る → つなぐ → 数える」（概念図） ① 光子を作る チップ上の光源から、1個ずつ光 子を作る（確率的に出る） ② 小さなもつれを作る 数個の光子を干渉させ、小さな「 資源状態」にする ③ 融合（つなぐ測定） 2つの資源状態から1個ずつ光子を 取り、干渉させて測る。成功すれ ば、2つがつながる ④ 数える・判断する 検出器の結果を、ふつうのコンピ ュータで解析し、誤りを訂正する この方式の発想 Bartolucci らの「融合ベースの量子計算（FBQC）」は、小さな資源 状態と、「融合」という測定だけで普遍の量子計算をするモデルです。 装置は、同じ部品の繰り返しで作れ、1個の光子に対する操作の深さが 非常に浅いので、光の通る部品の数が少なくて済む、と述べられていま す。融合が確率的に失敗する性質も、誤り訂正の枠組みの中で扱います。 もう一つの源流：測定ベース（一方向） Raussendorf と Briegel（2001年）は、あらかじめ大きなもつれ状態 （クラスター状態）を作っておき、あとは1個ずつ測っていくだけで計算 できる「一方向量子コンピュータ」を提案しました。光は、遠くの光子ど うしを、もつれたまま運べるので、この方式と相性が良いとされます。 数値の例 Bartolucci らは、光子の損失を含む誤りの模型で、1回の融合あたり10.4%の確率で光子を失っても耐えられる、「ballistic」な方式を示しました（ 数値は、そのモデルの条件での値）。 ※ 概念図です。融合の実際の設計は、方式によって違います。
図5　概念図（ベクター作図）。融合ベースの量子計算の流れの概念図。モデルは Bartolucci ら［参考資料5］、測定ベースは Raussendorf と Briegel［参考資料7］によります。

② 連続量方式：光の波を測る

光子を1個ずつ数える代わりに、光の波の振幅と位相に情報を入れる方式もあります（連続量方式）。「スクイーズド光」という、波の揺らぎを一方向に小さくした光を使い、ホモダイン検出で波の振幅を測ります。東京大学・理研の古澤明らは、時間領域多重（時間方向に光のパルスを並べて、1つの光学系を繰り返し使う）で、2次元のクラスター状態を作りました［参考資料8・9］事実。Konno らは、GKP 量子ビット（誤りに強い、1つの光の波に入れる量子ビット）の状態を、通信波長の伝搬する光で実現し、ホモダイン測定を、損失の補正なしで初めて示しました。室温・大気圧で非古典性を示しています［参考資料10］事実。Xanadu のチームは、窒化シリコンのチップで GKP 状態を生成しました（3×3の格子のウィグナー関数の負の領域）。著者らは、さらに損失を減らせば、耐故障の領域に届く状態になりうる、と述べています［参考資料11］事実。

光の使い方は2通り：光子を数える方式と、光の波を測る方式（概念図） (a) 離散量方式：光子を1個ずつ数える 干渉回路 検出 検出 検出 光子の「個数」や「どの道に来たか」に情報を入れ、検出器で数える。 例：PsiQuantum（融合ベース）、Quandela（ゲート型）、ボゾンサン プリング（Jiuzhang、Borealis）。 長所：1個の光子を確かに数えられる検出器が使える。短所：光子源と 検出器の損失が直撃する。検出器は冷やすものが多い。 (b) 連続量方式：光の波を測る ホモダイン検出 ← 波の振幅を測る 光の波の振幅と位相（「スクイーズド光」など）に情報を入れ、波を測 る。時間方向に並べて多重化（時間領域多重）する例：東京大学・理研 の古澤研究室、Xanadu の Aurora。 GKP 量子ビットは、1つの光の波の中に量子ビットを入れ、誤りに強く する符号です。Konno ら（2024年）は、通信波長の伝搬する光でGKP 状態を実現し、室温・大気圧で非古典性を示しました。 どちらの方式も、最大の課題は光の損失です。Aghaee Rad らは、自分たちの装置の誤り訂正に必要な水準を、光の損失について詳細に解析し、損失が 「しきい値に届くための、支配的で最も難しい障害」だと述べています。 ※ 概念図です。
図6　概念図（ベクター作図）。離散量方式（光子を数える）と連続量方式（光の波を測る）の概念図。出典は Alexander ら［参考資料6］、Maring ら［参考資料1］、Konno ら［参考資料10］、Aghaee Rad ら［参考資料2］、RIKEN の公式ページ［参考資料9］によります。

6. 光子の損失という最大の壁

光量子コンピュータの最大の課題は、光子が失われることです。光子は、光源から出て、導波路、フィルター、干渉回路、接続部、そして検出器まで、多くの部品を通ります。どの部品でも、わずかに光が散乱・吸収され、検出器が捉え損ねる分もあります。Aghaee Rad らは、自分たちの構成の、光の損失に対する許容度を詳細に解析し、光の損失は「誤り訂正のしきい値を越えるための、支配的で最も難しい障害」だと述べています［参考資料2］事実。

どれほどの損失に耐えられるでしょうか。Bartolucci らは、損失を含む誤りの模型で、1回の融合あたり10.4%の確率で光子を失っても耐えられる方式を示しました（そのモデルの条件での値）［参考資料5］事実。ここで感覚をつかむための計算をします（本稿の計算）。1つの部品で0.1%（1,000個に1個）の光子が失われるとき、光子が100個の部品を通ると、失われる割合の合計は 1−0.999¹⁰⁰ ≈ 9.5% です。200個を通ると18.1%で、10.4%を超えます。1部品あたり0.5%なら約22個、1%なら約11個で10.4%に達します（下の図）。

光子の損失：部品を通るたびに少しずつ失われる（本稿の計算） 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0 50 100 150 200 250 300 10.4% 0.1% ／部品 0.5% 1% 光子が通る部品の数 光子が失われる割合の合計 計算：10.4% に達する部品の数 1部品あたりの損失 部品の数 0.1% 約110個 0.5% 約22個 1% 約11個 損失の合計は 1−(1−ℓ)ⁿ で計算しました（ℓ は1部 品あたりの損失、n は部品の数）。光子は、部品を通る たびに少し失われ、これが積み重なります。 10.4% は、Bartolucci らの方式の「1回の融合あたり」 の耐えられる損失です。ここでは、感覚をつかむために、 光子の一生の損失と並べただけで、実際の装置の損失の 見積もりではありません。 だから、光量子コンピュータでは、1部品あたりの損失を極限まで小さくすること（低損失の導波路、光ファイバーとの接続、高効率の検出器） が、最大の課題になります。 ※ 損失の合計 1−(1−ℓ)ⁿ の計算です。部品の数と損失は、概念の例です。
図7　本稿の計算を含む作図（ベクター作図）。光子が通る部品の数と、失われる割合の合計の関係（本稿の計算：1−(1−ℓ)ⁿ）。10.4%（点線）は Bartolucci らの方式の「1回の融合あたり」の許容損失［参考資料5］で、ここでは感覚をつかむために並べただけです。
よくある誤解：「光量子コンピュータは、損失があっても、数を増やせば大丈夫」

損失は、量子計算の難しさそのものにも影響します。Oh らは、ガウシアン・ボゾンサンプリングという光の実験で、光子の損失が大きいと、古典計算機で効率よくシミュレートしやすくなることを示し、実験の「量子優位性」の主張に疑問を投げかけました［参考資料12］事実。光子を増やしても、損失の割合が同じなら、検出できる光子の数は増えにくく、計算の価値も上がりません。数を増やす前に、1部品あたりの損失を下げるのが、この方式の中心的な課題です［参考資料2］事実。

7. 同じ型の「カード」で要点を整理し、他の3方式と並べる

ここまでを、シリーズで共通の5つの問い（何で作る・0と1は・どう操作・どう読む・長所と短所）に答える「カード」にまとめます。他の3つの記事も、同じ型のカードを使います。

光量子コンピュータの「カード」（5つの問い＋材料） ① 何で作る？ 光の粒（光子）1個。導波路や光ファイバーを進む。光回路は、シリコンなどのチップに作る。 ② 0と1は？ 2本の導波路のどちらに光子がいるか（二重レール）。偏光、時間ビン、光の波の振幅・位相でも表せる。 ③ どう操作？ ビームスプリッターと位相シフターで、光の干渉を調整する。2量子ビットは、干渉と検出（測定）でつな ぐ（融合）。光子どうしは素通りする。 ④ どう読む？ 光検出器で、どの道に光子が来たかを数える。超伝導ナノワイヤ検出器は約2 K で動かす例。連続量方式 では、ホモダイン検出で波の振幅を測る。 ⑤ 長所と短所 長所：環境の影響を受けにくい、ほとんどの部品が室温で動く、光ファイバーでつなぎやすい、半導体の 製造ラインで作れる。短所：光子の損失が最大の課題、光子源が確率的、光子どうしが相互作用しない。 ＋ 材料 シリコン・窒化シリコンの導波路、NbN の検出器、BTO などの位相シフター、光ファイバー。損失の小さ い材料と接続が鍵（第8章）。 ※ 数値は本記事の各章（出典つき）にもとづきます。
図8　概念図（ベクター作図）。5つの問いに答えるカード。数値の出典は各章の参考資料によります。

4つの方式を同じ型で読み比べる

項目超伝導イオントラップ中性原子光量子
量子ビットの実体超伝導体の回路（トランズモンなど）。チップ上に描いた、大きさ約1 mm の「人工原子」［参考資料13］高周波の電場で真空中に浮かせた1個の原子イオン（例：Ba⁺、Yb⁺）［参考資料14・15］光ピンセット（細く絞ったレーザー光）で真空中に捕まえた1個の中性原子（例：Rb、Cs、Yb）［参考資料16・17・18］光子（光の粒）。導波路（光の通り道）や光ファイバーを進む［参考資料6・2］
0と1の区別回路のエネルギーの、いちばん低い2つの段［参考資料13］原子内部の2つの状態（例：Ba⁺ の超微細準位の2つ）［参考資料15］原子内部の2つの状態（例：Rb の超微細準位の2つ）［参考資料16］光子が通る道（例：2本の導波路のどちらか）。時間の早い・遅いでも表せる［参考資料6・3］
操作の方法マイクロ波パルス。2量子ビットゲートは、結合器やクロス共鳴で作る［参考資料13・19］レーザー光（またはマイクロ波・電気信号）。2量子ビットゲートは、イオン全体の共通の揺れを仲立ちにする［参考資料14・20・21］レーザー光。2量子ビットゲートは、原子を高く励起したリュードベリ状態にして、近くの原子に影響を与える［参考資料22・16］光回路での干渉と、光子の検出（測定）。光子どうしは素通りするので、測定で相互作用を作る［参考資料3・5］
読み出しの方法共振器のマイクロ波の応答のずれを測る（分散読み出し）［参考資料23・24］光を当てて、蛍光が出るか（明るい／暗い）を見る［参考資料14］蛍光を撮像し、原子ごとの明るい／暗いを見る［参考資料25］光検出器で、どの道に光子が来たかを数える（超伝導ナノワイヤ検出器を約2 K で使う例）［参考資料6］
動作の環境希釈冷凍機で約20 mK［参考資料13］超高真空。トラップは室温のものも、冷やしたものもある［参考資料26・27］超高真空の容器にレーザーと光学部品。原子は約10 μK、装置は室温［参考資料16・25］光回路の多くは室温で動く。検出器は冷やす構成が多い［参考資料2・6］
2量子ビットゲートの時間の例43 ns（Barends らの例）や約200 ns（クロス共鳴の例）［参考資料13］約70 μs（Helios の例）。3.8 μs〜520 μs の範囲を調べた例もある［参考資料15・26］ゲートのパルスは数百 ns の規模（Evered らの較正値の例：275 ns）。再配置や撮像には、これより長い時間がかかる［参考資料16・28］本稿では代表値を確認できなかった
2量子ビットの操作の質の例（定義が違う）IBM 公式ページの表示値 EPLG 3.7×10⁻³（測定条件は確認できなかった）［参考資料19・29］平均不忠実度 7.9×10⁻⁴（Helios、98量子ビット機の全ゾーンの平均）［参考資料15］忠実度 99.5%（最大60原子を並列、Evered ら）［参考資料16］「融合」の忠実度 99.22%（検出に成功した場合のみ。損失は含まない）［参考資料6］
強み速い。半導体の微細加工が使える［参考資料13］同じ種類のイオンはすべて同一。操作の精度が高い［参考資料14・15］同じ原子を大量に並べられる（6,100個）。配置を変えられる［参考資料25・30］光ファイバーでつなぎやすい。光回路を半導体工場で作る構想［参考資料6・2］
弱み量子ビットの寿命が比較的短い。配線と冷却、作りのばらつき［参考資料31・32・33・34］ゲートが遅い。大規模化には電極・レーザー・配線が増える［参考資料15・14］原子が逃げる（損失）。サイクルが遅い［参考資料35・28］光子の損失が最大の課題。光子どうしが相互作用しにくい［参考資料2・3］

整理は解説、各セルの数値・事実は出典（参考資料）によります（確認日 2026年10月16日）。数字は定義も条件も違う別々の量なので、方式どうしの優劣をつけないでください。

4つの方式を、同じ5つの問いで並べる（概念図） 超伝導 イオントラップ 中性原子 光量子 ① 何で作る？ チップ上の超伝導回路（人 工原子） 電場で浮かせた1個のイオン 光ピンセットで捕まえた1個 の原子 導波路や光ファイバーを進 む1個の光子 ② 0と1は？ 回路のエネルギーの最も低 い2段 原子内部の2つの状態（超微 細準位など） 原子内部の2つの状態（超微 細準位など） 光子の通り道（2本の導波路） や時間の早い遅い ③ どう操作？ マイクロ波パルス レーザー光（またはマイク ロ波・電気信号） レーザー光（2原子はリュー ドベリ状態で相互作用） 光の干渉と、光子の検出（ 測定） ④ どう読む？ 共振器の音程のずれをマイ クロ波で測る 蛍光が出るか（光る／暗い） を見る 蛍光を撮像し、光る／暗い を見る 光検出器で光子が来たかを 数える ⑤ 環境は？ 約20 mK（希釈冷凍機） 超高真空の中。室温の装置 も、冷やした装置もある 超高真空の中。装置は室温 回路の多くは室温。検出器 は冷やすことが多い ※ 各セルの内容は本記事の各章（出典つき）の要約です。物理的な実体と操作の違いを並べるための概念図で、性能の優劣を示すものではありません。
図9　概念図（ベクター作図）。4つの方式の「量子ビットの正体」を同じ5つの問いで並べた概念図。この記事で扱った方式を枠で強調しています。性能の優劣を示すものではありません。他の3方式は、本シリーズの各編でくわしく扱います。
つまずきやすいところ：どれが一番いいの？

答えは「まだ決まっていない」です。速さ（超伝導）、精度と全結合（イオン）、数の多さと配置の自由（中性原子）、通信との相性（光）と、得意なことが違います。どの方式も、「量子ビットを増やしても質を保つ」という同じ難問に、別の道から挑んでいます。この記事の表の数字は、定義も条件も違うので、並べて比べないでください。

8. チップ・素材・温度

光量子コンピュータの特長は、光回路を、半導体の製造ラインで作れることです。PsiQuantum のチームは、300 mm のウェハーのシリコンフォトニクスの工程で、光の生成、操作、ネットワーク、検出をするモジュールを集積し、二重レールの量子ビットの状態準備と測定の忠実度99.98 ± 0.01%、独立した光源どうしの HOM 干渉の可視度99.50 ± 0.25%、2量子ビットの融合の忠実度99.22 ± 0.12%、チップ間の接続の忠実度99.72 ± 0.04% を報告しました。ただし、これらは「光子の検出に成功した場合の値で、損失は含まない」と論文に明記されています［参考資料6］事実（企業チームの論文で、他の研究室による再現は確認していません）。著者らは、次世代の部品として、損失を下げる低損失の窒化シリコン（SiN）導波路、製造のばらつきに強い光子源、高効率の光子数分解検出器、低損失のファイバー接続、BTO（チタン酸バリウム）電気光学位相シフターを示しています［参考資料6］事実。

光源、光路を操作する回路、ファイバーとの結合、単一光子検出器を区別します。部品ごとに材料や温度条件が異なり、全体が室温で動くとは限りません。
図10　概念画像（ImageGen生成）。光源、光路を操作する回路、ファイバーとの結合、単一光子検出器を区別します。部品ごとに材料や温度条件が異なり、全体が室温で動くとは限りません。 実際の製品・施設・寸法・測定結果ではありません。拡大模型と実物スケールの場面は区別してください。
元のSVG・数値・出典を確認する
光量子コンピュータのチップと、素材・温度の論点（概念図） 光子源 フィルター 干渉回路 位相シフター 検出器 光子が進む向き → 室温で動かせる部分が多い 約2 K （冷やす） チップの素材と製造（Alexander ら） シリコンフォトニクス：300 mm ウェハーの製造ライン 検出器：NbN（窒化ニオブ）の約5 nm の膜、線幅約90 nm、約2 K で動作 次世代：低損失の窒化シリコン（SiN）導波路、BTO（チタン酸バリウム）の電 気光学位相シフター、ファイバーとの低損失接続 PsiQuantum のチップの報告値（企業チームの 論文） 99.98 ± 0.01% 二重レールの量子ビットの状態準備と測定の忠実度 99.50 ± 0.25% 独立した光源どうしの HOM 干渉の可視度 99.22 ± 0.12% 2量子ビットの融合の忠実度 99.72 ± 0.04% チップ間をつなぐ量子ビットの接続の忠実度 いずれも、「検出に成功した場合の値で、損失は含 まない」と論文に明記されています。損失を含めた 性能は、別の課題として残っています。 ※ 概念図です。数値は Alexander らの論文の報告値（企業の主張として扱う）。

元SVGの説明：概念図（ベクター作図）。光量子チップの構成と、素材・温度の論点の概念図。数値は Alexander ら［参考資料6］によります（企業チームの報告値）。

温度：回路は室温、検出器は冷やす

Aghaee Rad らは、光量子コンピュータは「ほとんどの部品が室温で動く」という利点がある、と述べています［参考資料2］事実。ただし、光子を1個ずつ数える検出器は、冷やすことが多いのが実情です。PsiQuantum の例では、超伝導ナノワイヤ単一光子検出器（SNSPD）を約2 K で動かし、窒化ニオブ（NbN）の約5 nm の膜、線幅約90 nm のヘアピン形の線を、シリコンフォトニクスの積層に導入しています［参考資料6］事実。Konno らの連続量方式は、光の状態の生成が室温・大気圧で行われます［参考資料10］事実。光子数を数える検出器については、JST ムーンショットの古澤プロジェクトが、超伝導の光子数識別器の開発を課題に挙げています［参考資料36］事実。つまり「光量子は室温」は、回路の多くは室温、検出器は冷却が必要なことが多い、と読むのが正確です（解説）。検出器の材料と冷却は、本シリーズ「光検出器」編で扱います。

素材技術者の視点①：「1部品あたり0.1%」を作る材料

第6章の計算が示すとおり、光量子コンピュータでは、1部品あたりの損失を0.1%のオーダーにすることが、実質的な出発点です（本稿の計算）。導波路の側壁の粗さによる散乱、材料の光吸収、ファイバーとチップの接続部の結合損失が、そのまま光子の損失になります。PsiQuantum の論文が、シリコン導波路より損失の小さい窒化シリコンの導波路を、次世代の部品に挙げているのは、このためです［参考資料6］事実。Xanadu のチームは、300 mm ウェハーの多層の窒化シリコンのプラットフォームで作った超低損失のチップで、GKP 状態を作りました［参考資料11］事実。これらの材料と製造は、本シリーズの「窒化シリコン導波路」「シリコンフォトニクス」「薄膜ニオブ酸リチウム」編が扱うものです。素材技術者にとって、光量子コンピュータは、通信用の光学材料の技術を、桁違いに厳しい損失の基準で使う分野です（解説）。

素材技術者の視点②：「同じ光子」を作る、フィルター、遮光

HOM 干渉の可視度は、光子の同一さの目安なので、光子源の製造ばらつきが、そのままゲートの質に響きます。PsiQuantum のチームは、「製造のばらつきに強い光子源」を次世代の部品に挙げています［参考資料6］事実。また、光子源のレーザー（ポンプ光）は、光子より桁違いに強いので、チップ上のフィルターで99.1 ± 1.2 dB 取り除き、さらに検出器を金属で囲って散乱光から守る工夫をしています（約115 dB のポンプ光の抑制を観測）［参考資料6］事実。推測：これは、フォトニクスの材料の課題が、損失だけでなく、「強い光を、検出器のそばで、いかに遮るか」という、遮光・フィルター・多層配線の材料技術にも広がることを示していると考えられます。

光ファイバーとチップの接続部は、光子の損失が生まれやすい場所です。実際の工場・企業の装置を示すものではありません。
図11　概念画像（ImageGen生成）。光ファイバーとチップの接続部は、光子の損失が生まれやすい場所です。実際の工場・企業の装置を示すものではありません。 実際の製品・施設・寸法・測定結果ではありません。拡大模型と実物スケールの場面は区別してください。

9. 現在地（確認日 2026年10月16日）と計画、量子優位性の主張

① 企業の研究チームの査読論文

PsiQuantum（Alexander ら、Nature 2025）：第8章のとおり、製造できるプラットフォームと、損失を含まない忠実度を報告［参考資料6］事実。Xanadu：Aghaee Rad ら（Nature 2025）は、35個の光チップ、84個のスクイーザー、36個の光子数分解検出器で、1クロックあたり12個の物理量子ビットのモードを作る、「（性能は不十分な）縮尺モデル」の量子コンピュータ Aurora を作り、864億（86.4 billion）個のモードにわたるクラスター状態と、距離2の繰り返し符号のリアルタイム復号を示しました［参考資料2］事実。Larsen ら（Nature 2025）は、GKP 状態を窒化シリコンのチップで生成しました［参考資料11］事実。Quandela：Maring ら（Nature Photonics 2024）は、量子ドットの単一光子源と、再構成できる光チップをもつ、クラウドから使える試作機で、1・2・3量子ビットゲートの忠実度を99.6 ± 0.1%、93.8 ± 0.6%、86 ± 1.2%と報告しました［参考資料1］事実。いずれも企業チームの論文で、他の研究室による再現は、本稿では確認していません。Aurora は、論文自身が「性能は不十分な（sub-performant）」と断っています。

② 国内：東京大学・理化学研究所の古澤研究室と、国のプロジェクト

理研の光量子コンピューティング研究チーム（古澤明）は、最終目標を「耐故障の大規模な汎用光量子コンピュータ」とし、光のモードのクラスター状態を、時間領域多重の方法でさらに大きく・精密に作る、と述べています［参考資料9］事実。JST ムーンショット型研究開発の古澤プロジェクトのページは、2050年までに、室温で動作する大規模な光量子コンピュータの実現を目指し、2030年までのマイルストーンとして、電気信号処理を一部に使う耐故障の大規模汎用機の研究開発を挙げています（計画・目標）［参考資料36］未確定／将来。確認日までに、これらの目標の達成を示す公式の報告は、本稿では確認できませんでした。企業（スタートアップ）の計画や出資の報道は、一次情報ではないため、本稿では使っていません。

③ 量子優位性の主張と、その反論（誰が・何で・何と比べて）

主張・研究何をしたか何と比べて、どう主張したか読み方の注意
Jiuzhang（Zhong ら、Science 2020）ガウシアン・ボゾンサンプリング。50個のスクイーズド光を100モードの干渉計に入れ、100個の高効率検出器で、最大76個の光子の検出を観測最先端のシミュレーションとスーパーコンピュータより、サンプリング速度が10¹⁴ 倍速い、と主張［参考資料37］事実この種の実験に光子の損失が大きい点を突いて、古典計算機で再現できる、という反論がある（下の行）
Borealis（Madsen ら、Nature 2022、Xanadu）ガウシアン・ボゾンサンプリング。216個のスクイーズド光のモード（3次元のつながり）、光子数分解検出器、全部のゲートをプログラムできる光プロセッサ最良のアルゴリズムとスーパーコンピュータで、厳密な方法で1サンプルを出すのに平均9,000年超かかるのに対し、Borealis は36 μs、と主張（企業チームの主張）［参考資料38］事実同じ論文は、従来の光の実験が、古典の近道（spoofing）に弱かった、とも述べている
Oh ら（Nature Physics 2024）古典のテンソルネットワークのアルゴリズムで、ガウシアン・ボゾンサンプリングの最大規模の実験をシミュレート光子の損失が大きいと計算量を減らせる。理想の分布に、実験より近い分布を出せるという証拠を示し、実験の優位性の主張に疑問を呈する［参考資料12］事実「優位性」は、古典側の最良の手法の進歩で、後から覆る可能性がある

整理は解説、各行の事実は出典（参考資料）によります。これらは、ボゾンサンプリングという「特定の課題」の優位性の主張で、汎用の量子計算が古典計算機を超えた、という意味ではありません。本シリーズ「量子優位性の読み方」編で、くわしく扱います。

つまずきやすいところ：ボゾンサンプリングは「汎用」ではない

ボゾンサンプリングは、光子を線形光学の回路に通し、出力の光子の数を数える、という課題です。Aaronson と Arkhipov（2010年）は、この課題が、古典計算機で効率よくシミュレートできないという証拠を示しましたが、同時に、このモデルは、普遍の量子計算とは考えられていないと述べています［参考資料39］事実。つまり、ボゾンサンプリングでの「優位性」は、役に立つ計算ができることの証拠ではなく、「量子の装置にしかできない（かもしれない）課題が、実験で動いた」という意味です（解説）。

10. 限界と、確認できなかったこと／まとめ

(1) 規格の本文

ISO/IEC 4879:2024 の本文は有料のため確認していません。IEEE P7130・P7131 は、IEEE の公式ページを取得できず、StandICT.eu の記載で案件の存在を確認したにとどまります。光量子コンピュータに固有の規格は、確認できませんでした。

(2) 企業の論文

PsiQuantum、Xanadu、Quandela の論文は企業チームのもので、他の研究室による再現は確認していません。数値は企業チームの報告値として扱っています。

(3) 損失の見積もり

第6章の損失の計算は、感覚をつかむための例で、実際の装置の損失や必要な部品数の見積もりではありません。実際の装置の損失の内訳は、本稿では確認できませんでした。

(4) 扱っていない内容

光子源の詳しい種類（量子ドット、自発パラメトリック下方変換など）、量子メモリ、量子中継、国内企業（スタートアップ）の計画は扱っていません。

(5) 計画の達成度

JST ムーンショットの目標と企業のロードマップが達成されたかは、公式の達成報告を確認できた範囲でしか書いていません。

この記事のまとめ
  • 光量子コンピュータは、光子1個を量子ビットにします。たとえば、2本の導波路のどちらにいるか（二重レール）で、0と1を決めます事実
  • 光子どうしは素通りするので、2量子ビットゲートは、干渉と測定で作ります。融合ベースの量子計算が有力です事実
  • 光の損失が最大の壁です。1部品あたり0.1%でも、200個の部品を通ると約18%（本稿の計算）本稿の計算
  • 長所は、環境に強く、ほとんどの回路が室温で、光ファイバーとつながること。ただし、検出器は冷やすことが多い事実
  • 「量子優位性」は特定の課題の主張で、反論もあります。汎用の量子計算が古典を超えた、という意味ではありません事実

11. 評価・標準の読み方

光量子コンピュータの性能は、光子の質（HOM 干渉の可視度）、ゲート・融合の忠実度（損失を含むか含まないか）、損失がどこまで許されるか、量子優位性の主張とその反論で見ます。光では、「損失を含まない」忠実度と、損失を含めた装置全体の質が別物であることが、最大の読み方の注意です。標準は、いまのところ「用語」が先行していて、性能の測り方の標準は案件の段階です（確認日 2026年10月16日）。

評価項目代表的なベンチマーク・評価手法（名称・出典）標準・指針（NIST・ISO/IEC・IEEE・ETSI・ITU-T・IETF など）読み方の注意
光子の質（同一さ）HOM 干渉の可視度。独立した光源どうしで99.50 ± 0.25%（PsiQuantum）［参考資料6］事実確認できなかった光子源の種類、測定の条件（独立した光源か、同じ光源か）で数字が変わる
ゲート・融合の質2量子ビットの融合の忠実度99.22 ± 0.12%、チップ間接続99.72 ± 0.04%、SPAM 99.98 ± 0.01%。検出に成功した場合のみの値で、損失は含まない（PsiQuantum）［参考資料6］事実。1・2・3量子ビットゲート 99.6%、93.8%、86%（Quandela）［参考資料1］事実確認できなかった「損失を含まない」忠実度は、損失を含む装置全体の質とは別物。必ず条件を確認する
損失と誤り訂正のしきい値方式ごとの損失の許容度。例：1回の融合あたり10.4%（Bartolucci らの ballistic な方式。そのモデルの条件）、光の損失の解析（Aghaee Rad ら）［参考資料5・2］事実確認できなかった許容度は、方式とエラーモデルの条件つき。実際の装置の損失の内訳は確認できなかった
量子優位性の主張ボゾンサンプリング：Zhong ら（2020）、Madsen ら（2022）。古典側の反論：Oh ら（2024）［参考資料37・38・12］事実確認できなかった誰が・何の課題で・何と比べたかを確認する。古典側の最良の手法による再評価があれば、両方を並べて読む
計画と達成JST ムーンショットの目標（2030年、2050年）。企業のロードマップは確認できなかった［参考資料36］未確定／将来確認できなかった目標は達成した事実ではない。物理か論理かの区別を確認する
物理系が量子コンピュータの材料として足りているかDiVincenzo の7項目（5つの要件＋通信の2つ）。①量子ビットを多数そろえられる、②初期化できる、③ゲートより十分長いデコヒーレンス時間、④万能のゲート、⑤量子ビットごとの測定、⑥⑦通信に関する2つ［参考資料41］事実確認できなかった（標準ではなく、論文の整理）チェックリストであり、点数ではない。4方式とも、満たし方と弱点が違う
ゲートの精度（1量子ビット・2量子ビット）ランダム化ベンチマーキング（RB）。ランダムなゲート列を繰り返し、成功の減り方から平均の誤りを推定する（Knill ら、2008／Magesan ら、2011）［参考資料42・43］事実IEEE P7131（量子コンピュータの性能指標・ベンチマーク）は案件段階［参考資料44］未確定／将来「忠実度99.9%」は、何の操作を、どう測ったかとセットで読む。RB は測定のしかたで数字が変わる
装置全体の質量子ボリューム（Cross ら、2019）、EPLG（McKay ら、2023）、CLOPS（Wack ら、2021）、能力を測る手法（Proctor ら、2022）［参考資料45・29・46・47］事実確認できなかった（IEEE P7131 は案件段階）［参考資料44］未確定／将来指標ごとに測るものが違う。1つの数字で装置の優劣を決めない（ベンチマーク全般の整理：Acuaviva ら、2026［参考資料48］）
用語・定義—（評価ではなく用語の標準）ISO/IEC 4879:2024 "Information technology — Quantum computing — Vocabulary"（第1版、2024年5月、発行済み）［参考資料40］事実。IEEE P7130（量子技術の用語。案件段階）［参考資料49］未確定／将来規格の本文は有料のため未確認。要求事項や定義の中身は書いていない

表の整理は本稿の計算（整理）。規格の本文は有料のため、題名・状態にとどめています（確認日 2026年10月16日）。

読み方の注意（素材技術者向け）

  • 「何量子ビット」だけでは性能は分かりません。Aurora の「12個の物理量子ビットのモード」と、PsiQuantum の「二重レールの量子ビット」は、数え方が違います［参考資料2・6］
  • 「損失を含まない」忠実度は、装置全体の質ではありません。光量子では、損失が最大の課題で、損失を含めた数字を、必ず確認してください［参考資料6・2］
  • 企業の発表と第三者の検証は別です。量子優位性は、古典側の反論も並べて読みます。［参考資料38・12］
  • 標準は、推奨か要求か、法的拘束力があるかを確認してください。ISO/IEC 4879 は用語の規格で、性能を保証するものではありません［参考資料40］。計画は未確定／将来です

12. 用語集

量子ビット（qubit）
量子コンピュータの情報の単位。0と1のあいだの向きを持てる。シリーズ共通のたとえでは「矢印」。
光子
光の粒。光量子コンピュータでは、光子1個が量子ビットになる。
導波路
光を閉じ込めて導く、チップの中の光の通り道。
二重レール
2本の導波路のどちらに光子がいるかで、0と1を表す方法。
ビームスプリッター（BS）
光を2つに分ける半透明の鏡。光子を重ね合わせの状態にする。
位相シフター
光の位相をずらす部品。矢印を回すために使う。
干渉
光の波の足し算（強め合い・弱め合い）。
HOM 干渉
区別のつかない2つの光子が、ビームスプリッターで同じ側から出る現象。光子の同一さの目安。
線形光学
ビームスプリッターや位相シフターなど、光どうしが相互作用しない部品で組む光学。
KLM 方式
単一光子・線形光学・測定だけで、スケールする量子計算ができると示した方式（2001年）。
測定ベース（一方向）量子計算
大きなもつれ状態を作っておき、1個ずつ測るだけで計算する方式。
融合（fusion）
2つの資源状態から光子を1個ずつ取って干渉・測定し、2つをつなぐ操作。
資源状態
計算の材料になる、小さなもつれ状態。
光子の損失
光子が散乱・吸収などで失われること。光量子コンピュータの最大の課題。
光子数分解検出器（PNR）
光子の個数を数えられる検出器。
超伝導ナノワイヤ単一光子検出器（SNSPD）
極低温で動作する、高効率の単一光子検出器。
スクイーズド光
光の波の揺らぎを、ある方向に小さくした光。連続量方式で使う。
ホモダイン検出
光の波の振幅を測る検出。連続量方式で使う。
GKP 量子ビット
1つの光の波の中に、誤りに強い形で入れる量子ビット。
時間領域多重
光のパルスを時間方向に並べ、1つの光学系を繰り返し使う方法。
ガウシアン・ボゾンサンプリング
スクイーズド光を干渉計に通し、出力の光子数を数える課題。汎用の計算ではない。
量子優位性の主張
特定の課題で、古典計算機より速い、という主張。古典側の反論もある。

13. 参考資料（一次情報）

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  2. Aghaee Rad J. ほか (Xanadu) "Scaling and networking a modular photonic quantum computer", Nature 638, 912–919 (2025), DOI 10.1038/s41586-024-08406-9 — doi.org/10.1038/s41586-024-08406-9
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  29. McKay D. C. ほか "Benchmarking quantum processor performance at scale", arXiv:2311.05933（2023年11月、プレプリント） — arxiv.org/abs/2311.05933
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14. 主張と出典の対応表（監査）

本文の主張根拠区分
PsiQuantum（Alexander ら）：二重レール SPAM 99.98 ± 0.01%、HOM 可視度99.50 ± 0.25%、2量子ビット融合99.22 ± 0.12%、チップ間接続99.72 ± 0.04%（検出に成功した場合・損失を含まない）、300 mm シリコンフォトニクス、SNSPD（NbN 約5 nm、線幅約90 nm、約2 K）、ポンプ光抑制99.1 ± 1.2 dB・約115 dB、次世代部品（SiN、BTO、PNR 検出器、ファイバー接続、製造に強い光子源）Alexander らの論文（arXiv 版の本文、Nature の要旨）
出典6 https://doi.org/10.1038/s41586-025-08820-7		事実
Aghaee Rad ら（Xanadu）：35チップ、84スクイーザー、36 PNR 検出器、12物理量子ビットのモード／クロック、864億モードのクラスター状態、距離2の繰り返し符号、「性能は不十分な縮尺モデル」、ほとんどの部品が室温、光の損失は支配的で最も難しい障害Nature の論文ページの要旨
出典2 https://doi.org/10.1038/s41586-024-08406-9		事実
Larsen ら（Xanadu）：窒化シリコン（300 mm ウェハー、多層）のチップで GKP 状態、3×3 の格子のウィグナー関数の負の領域、さらに損失を減らせば耐故障の領域へNature の論文ページの要旨
出典11 https://doi.org/10.1038/s41586-025-09044-5		事実
Maring ら（Quandela）：量子ドット光子源、再構成できる光チップ、1・2・3量子ビットゲート 99.6 ± 0.1%・93.8 ± 0.6%・86 ± 1.2%、光量子の利点（低デコヒーレンス、低い冷却要求）Nature Photonics の論文ページの要旨
出典1 https://doi.org/10.1038/s41566-024-01403-4		事実
KLM 方式（2001年）、測定ベース量子計算（2001年）、融合ベース量子計算（1回の融合あたり10.4%の損失に耐える ballistic な方式）、光量子計算の総説、Bourassa ら（室温の光量子計算機の設計）各論文の書誌・要旨
出典4 https://doi.org/10.1038/35051009
出典7 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.86.5188
出典5 https://doi.org/10.1038/s41467-023-36493-1
出典3 https://doi.org/10.1103/RevModPhys.79.135		事実
Konno ら：通信波長の伝搬する光で GKP 状態、損失の補正なしのホモダイン測定、室温・大気圧。Asavanant ら：時間領域多重の2次元クラスター状態。理研の光量子チーム：最終目標、時間領域多重。JST ムーンショット：2050年に室温で動作する大規模機、2030年のマイルストーン、超伝導の光子数識別器各論文の要旨、RIKEN・JST の公式ページ（確認日 2026年10月16日）
出典10 https://doi.org/10.1126/science.adk7560
出典8 https://doi.org/10.1126/science.aay2645
出典9 https://www.riken.jp/en/research/labs/rqc/opt_qtm_comput_res/
出典36 https://www.jst.go.jp/moonshot/en/program/goal6/64_furusawa.html		事実
Zhong ら（Jiuzhang）：50個のスクイーズド光、100モード、100検出器、76個の光子、10¹⁴ 倍。Madsen ら（Borealis）：216モード、9,000年超 vs 36 μs、従来の光の実験は spoofing に弱い。Oh ら：古典のテンソルネットワークによるシミュレーション、損失が大きいと計算量が減る、優位性の主張に疑問。Aaronson と Arkhipov：ボゾンサンプリングは普遍とは考えられていない各論文の要旨
出典37 https://doi.org/10.1126/science.abe8770
出典38 https://doi.org/10.1038/s41586-022-04725-x
出典12 https://doi.org/10.1038/s41567-024-02535-8
出典39 https://arxiv.org/abs/1011.3245		事実
DiVincenzo の「5つ（＋通信の2つ）の要件」の枠組みDiVincenzo（2000）の要旨と本文
出典41 https://arxiv.org/abs/quant-ph/0002077		事実
ランダム化ベンチマーキングの原論文（Knill ら、Magesan ら）の存在と題名論文の書誌（Crossref／出版社ページで確認）
出典42 https://doi.org/10.1103/PhysRevA.77.012307
出典43 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.180504		事実
量子ボリューム、EPLG、CLOPS、能力を測る手法、ベンチマークの総説の題名・要旨各論文の要旨
出典45 https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.032328
出典29 https://arxiv.org/abs/2311.05933
出典46 https://arxiv.org/abs/2110.14108
出典47 https://doi.org/10.1038/s41567-021-01409-7
出典48 https://doi.org/10.1088/2058-9565/ae4269		事実
ISO/IEC 4879:2024 の番号・題名・発行年月（第1版、2024年5月、発行済み）ISO のページ
出典40 https://www.iso.org/standard/80432.html		事実
IEEE P7130・P7131 が IEEE の案件として存在すること（状態は案件段階として扱い、確定した規格とは書いていない）StandICT.eu の標準リポジトリの記載（IEEE の公式ページは取得できなかった）
出典49 https://standict.eu/standards-repository/p7130-standard-quantum-technologies-definitions
出典44 https://standict.eu/standards-repository/p7131-standard-quantum-computing-performance-metrics-performance-benchmarking		未確定／将来
他方式の事実（4方式の比較表）：Krantz らの総説、Willow・IBM、Helios・Ballance らなどのイオン、Evered らなどの中性原子 ほか各論文・公式ページの要旨・本文
出典13 https://doi.org/10.1063/1.5089550
出典31 https://doi.org/10.1038/s41586-024-08449-y
出典32 https://doi.org/10.1038/s41586-025-09687-4
出典33 https://doi.org/10.1140/epjqt/s40507-019-0072-0
出典34 https://arxiv.org/abs/2012.08475
出典19 https://www.ibm.com/quantum/technology
出典14 https://doi.org/10.1063/1.5088164
出典15 https://doi.org/10.1038/s41586-026-10676-4
出典20 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.1971
出典21 https://doi.org/10.1103/h4wk-v31j
出典26 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.117.060504
出典27 https://doi.org/10.1038/s41586-020-2823-6
出典16 https://doi.org/10.1038/s41586-023-06481-y
出典17 https://doi.org/10.1038/s41586-023-06438-1
出典18 https://doi.org/10.1103/66s8-jj18
出典22 https://doi.org/10.1103/RevModPhys.82.2313
出典25 https://doi.org/10.1038/s41586-025-09641-4
出典30 https://doi.org/10.1038/s41586-022-04592-6
出典28 https://doi.org/10.1038/s41586-025-09848-5
出典35 https://doi.org/10.1038/s41586-025-09596-6
出典23 https://doi.org/10.1103/RevModPhys.93.025005
出典24 https://doi.org/10.1038/nature02851
出典29 https://arxiv.org/abs/2311.05933		事実
1−(1−ℓ)ⁿ による損失の合計（0.1%で100個→9.5%、200個→18.1%、10.4%に達する部品数は約110・22・11個）本稿の計算（Python。入力値は概念の例。10.4% は Bartolucci らの値）本稿の計算
「光子は素通りする」「HOM 干渉の説明」「光子は進み続ける」「損失がゲートの価値を左右する」「材料と遮光の論点」「ボゾンサンプリングは汎用ではない」などの説明・たとえ・素材技術者の視点、および『3行でわかる』『よくある誤解』ボックス公表内容にもとづく本記事の整理・解説（本稿の説明）。各機関が表明した見解ではない解説
図1・図11 がImageGen生成の概念画像であること。それ以外の図が実データの観察ではなく説明のための作図であること本記事による注記（本稿）解説
確認できなかった点：ISO/IEC・IEEE の規格の本文、IEEE の公式ページ、光量子コンピュータ固有の規格、他の研究室による企業チームの結果の再現、損失の内訳、企業のロードマップ、ムーンショットの目標の達成本稿の調査範囲でアクセスできた一次情報では確認できなかったため、記載していない（本稿）解説

最終更新：2026年10月16日／出典は一次情報（査読論文、arXiv の論文、ISO・RIKEN・JST の公式ページ）に限定しています。規格の本文は有料のため確認できていません。損失の計算は本稿の感覚をつかむための例で、実在の装置の損失ではありません。他の研究室による企業チームの結果の再現、IEEE の公式ページ、損失の内訳、企業のロードマップ、ムーンショットの目標の達成については、確認できなかったため記載していません。図はすべて説明用の概念図または本稿の計算を含む作図で、図1と図11 は ImageGen生成の概念画像です。

図版更新：2026年10月17日。本文・出典整理表のベクター作図という表記は、保存した元SVGの由来を示します。現在の主図の形式と読み方は各図下の説明を参照してください。ImageGen画像は実測や実在製品の写真ではなく、元SVG・数値・出典は展開して確認できます。