量子コンピュータの壁は冷却装置だった——IBMが連結できる極低温モジュールを発表

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深宇宙より180倍以上冷たい「冷蔵庫」を、IBMが2台つなぐことに成功しました。2026年8月19日、IBMが発表した新しい極低温システムの話です。到達温度は15ミリケルビン以下。摂氏でいうとマイナス273.14℃前後で、この宇宙で理論上いちばん低い温度（絶対零度＝マイナス273.15℃）まで、あと0.01℃ほどしか残っていません。

IBMはこのシステムを、2029年に「世界初の誤り耐性量子コンピュータ」を出すための足がかりだと位置づけています。ただ、今回の発表で本当に面白いのは温度の数字そのものではなく、「なぜ2台つないだことがニュースになるのか」という部分でした。順番に見ていきます。

IBMが発表した連結型の極低温モジュール

発表されたのは、量子コンピュータ用の新しい冷却モジュールです。見た目は箱形で、2台を合わせた大きさは高さ・幅とも約2.4メートル。家庭用の冷蔵庫を大きくしたような装置ですが、中の温度は桁違いです。

常温からこの温度まで下げるのには4〜5日ほどかかります。まず約4ケルビン（マイナス269℃、液体ヘリウムの温度）まで冷やし、そこからさらに15ミリケルビン以下まで落とす二段構えです。IBMの公式発表では「15ミリケルビン以下」、報道では「10ミリケルビンまで下がった」と伝えられています。

この温度がどれくらい冷たいかというと、比較対象になるのが深宇宙です。宇宙空間は完全な真空でも温度ゼロではなく、ビッグバンの名残の放射（宇宙マイクロ波背景放射）によって約2.7ケルビン、マイナス270℃ほどに保たれています。15ミリケルビンはその180分の1。つまりこの箱の中は、宇宙のどこよりも冷たい場所のひとつです。

量子チップが極低温を必要とする理由

そもそも、なぜここまで冷やすのでしょうか。

IBMの量子コンピュータは、超伝導という現象を使って計算します。特定の金属を極低温まで冷やすと電気抵抗がゼロになる現象で、この状態の回路で「量子ビット」——量子コンピュータの計算の最小単位——を作ります。

ただ、量子ビットはとても壊れやすい存在です。熱や電磁波などのわずかなノイズで状態が乱れ、計算が失敗します。ノイズの大きな原因が熱である以上、周囲の温度を可能な限り絶対零度に近づけるしかありません。そのために使われるのが「希釈冷凍機」という装置です。ヘリウムの同位体（重さの違うヘリウム）を混ぜ合わせる仕組みで冷やす特殊な冷凍機で、量子コンピュータの写真でよく見る、金色のシャンデリアのような装置がこれにあたります。

1台の冷凍機に収まる数の限界

ここに、量子コンピュータ開発の地味で深刻な問題がありました。

量子コンピュータの性能を上げるには、量子ビットの数を増やす必要があります。ところが1枚のチップに載せられる量子ビットの数には限りがあるため、いずれチップそのものを増やさなければなりません。そしてチップは全部、冷凍機の中に入れる必要があります。

1台の冷凍機に入るチップの数には物理的な上限があります。ならば巨大な冷凍室を作って、そこにチップを詰め込めばいいかというと、それも現実的ではありません。装置のどこか1か所を点検・修理するたびに全体の温度シールを破ることになり、システム全体が止まってしまうからです。冷やす技術そのものはあるのに、「冷たいまま規模を広げる」方法がなかった。これが、量子コンピュータを大きくするうえでの最大級のボトルネックでした。

冷凍機そのものを連結する発想

今回のIBMの答えは、チップを増やすのではなく、冷凍機を増やせるようにすることでした。

新しいモジュールは、従来の円筒形ではなく箱形にデザインされています。箱形なら、冷蔵庫を並べるように隙間なく一列に連結できるからです。そして隣り合うモジュールの中のチップ同士を、「Lカプラ」と呼ばれる長さ約1メートルのアルミ製超伝導ケーブルでつなぎます。

これまで量子ビット同士の演算は、同じチップの上のごく短い距離でしか行えませんでした。Lカプラは、それと同じことを1メートル離れたチップ間でもできるようにする配線です。モジュールの内部は、従来の主力システムより配線スペースが最大12倍広く取られていて、モジュール内・モジュール間ともに多くの接続を通せる設計になっています。

つまり、冷凍機が「1台の閉じた容器」から「連結できる部品」に変わったわけです。必要になったらモジュールを買い足してつなぎ、故障したらそのモジュールだけ切り離して直す。将来的には何百枚ものチップを、冷たいまま1つの量子コンピュータとして束ねる——今回の発表の芯はここにあります。量子コンピュータの進歩を止めていたのは計算の理論やチップの性能だけでなく、それを支えるインフラのほうだった、という話です。

上の図のように、左が従来の方式（1台の冷凍機に入るチップの数が上限になる）、右が新しい方式（箱形のモジュールをケーブルで連結して増やしていく）という対比です。

2029年という期限と残された検証

IBMはこのモジュール群を土台に、2027年までに複数のプロセッサを連結して1,000量子ビット以上のシステムを組み、2029年に「Starling（スターリング）」と名付けた量子コンピュータを完成させる計画を公表しています。Starlingは1万個の物理量子ビットを200個の「論理量子ビット」——エラー訂正を組み込んだ、実用計算に使える単位——にまとめ、1億回の量子演算を連続実行できる設計とされています。

ここで言う「誤り耐性（フォールトトレラント）」とは、計算中に必ず発生するエラーをリアルタイムに訂正しながら、途切れず計算を続けられる性質のことです。現在の量子コンピュータはエラーが多く、長い計算を最後まで走らせることができません。誤り耐性が実現すれば、化学や材料科学の分野で、いまのスーパーコンピュータでは手が届かない計算に取り組めるようになると期待されています。

ただし、ここからは注意が必要です。「2029年に世界初」はIBMが自ら掲げた目標であって、達成された事実ではありません。同じゴールはGoogleをはじめ他の企業や研究機関も追いかけており、誰が最初にたどり着くかは分かりません。また、今回実証されたのは「2台のモジュールを連結して冷やせた」ことと、旧世代のプロセッサでの単純なゲート操作（基本的な演算）までです。モジュールをまたいだ複雑な計算はまだ行われておらず、最新世代の「Nighthawk」プロセッサを組み込んでのテストはこれからです。

それでも、企業が「2029年」という具体的な年を自分で切って公言するのは、それなりの覚悟の表れではあります。この約束が守られるのかどうか、3年後に答え合わせをするのが楽しみな発表でした。