三菱電機とQunaSys、量子CAE向け基盤アルゴリズム2種を開発

何が起きたか

三菱電機は2026年8月24日、量子コンピューター系スタートアップのQunaSysと共同で、製造業のCAEへの量子コンピューター活用に向けた基盤アルゴリズム2種を開発したと発表した。1つ目は大規模な行列データを量子コンピューターで扱いやすい形に整理するアルゴリズムで、量子計算の実行コストを削減する。2つ目は量子回路の設計に必要なパラメーターを安定的に求めるアルゴリズムで、量子計算の精度を向上させる。これにより、量子コンピューターの性能を活かした行列計算が可能になり、量子CAEの実現に向けて前進したとしている。

詳細

開発された2つの基盤アルゴリズムの詳細は以下の通り。 1. 大規模な行列データを量子コンピューターで扱いやすい形に整理: ブロックエンコーディングを用いて行列を量子回路に埋め込む際、行列内の同じ値や出現パターンを整理し、パターン同士の重なりに着目して共通部分を再利用する表現手法を採用。これにより正規化係数の増大を抑え、量子計算の実行コストを削減する。与えられた行列構造でどこまで共通部分を再利用できるかを理論的に解析し、代表的な物理シミュレーションの行列計算での有効性を確認した。 2. 量子回路の設計に必要なパラメーターの計算を安定化: 量子信号処理（QSP）で事前計算する角度列パラメーターについて、計算の向きを反転させた後で順序を戻す手法により、丸め誤差や桁落ちの影響を回避。量子CAEで必要な行列反転、ハミルトニアンシミュレーション、位相推定、固有値フィルタリングに対して数値実験を行い、角度列パラメーターをより安定に高い精度まで求められることを実証した。 開発体制は、三菱電機が基盤アルゴリズムの全体設計と製造業（CAE）への適用可能性の検証、QunaSysが基盤アルゴリズムの開発と実装支援を担当する。今後は流体解析、熱解析、構造解析、電磁界解析など具体的なCAE課題への適用と検証を進め、量子CAEの実現を目指す。

Key Facts

本紙の見方

今回の発表は、量子コンピューターを製造業の設計・解析に活用する「量子CAE」の実用化に向けた基盤技術の進展を示す。三菱電機は2022年5月にQunaSysへ出資しており、今回の共同開発はその関係を具体化した成果といえる。本紙が既報の通り、三菱電機は宇宙ベースのAMTI技術で米Array Labsと協業するなど、先端技術への投資を積極化している。今回の量子CAEへの取り組みも、その流れの一環と位置づけられる。 技術的な観点では、2つのアルゴリズムが量子CAEの実用化における2大課題（計算コストと精度）を直接的に解決する点が重要だ。特に、行列データの共通部分を再利用する手法は、量子回路への埋め込み効率を高めるもので、量子コンピューターの限られたリソースを有効活用する上で鍵となる。また、角度列パラメーターの安定計算は、量子信号処理の実用性を高めるもので、他の量子アルゴリズムへの応用も期待できる。 業界構造への含意として、量子CAEが実用化されれば、製造業の製品開発プロセスが大きく変わる可能性がある。設計初期段階での多数条件の比較や、複雑な物理現象を考慮した高精度な性能評価が可能になれば、開発期間の短縮や製品性能の向上につながる。三菱電機はFAシステムや自動車機器など幅広い製造業向け事業を展開しており、量子CAEの自社適用と外部提供の両面で優位に立つ可能性がある。 一方で、未確定の論点も残る。今回のアルゴリズムは基盤技術であり、実際の製品設計で現れる複雑な計算課題への適用は今後の検証待ちだ。また、量子コンピューター自体のハードウェア性能や誤り訂正技術の進展も、量子CAEの実用化時期に影響する。さらに、量子CAEの計算コストが従来の古典コンピューターと比較してどの程度優位になるかは、具体的なベンチマークが示されていない。今後の適用検証の結果が注目される。

なぜ重要か

量子CAEの実用化は、製造業の製品開発プロセスを根本から変える可能性を秘めている。三菱電機とQunaSysの共同開発は、その実現に向けた基盤技術を前進させるものであり、製造業における量子コンピューター活用の具体的な道筋を示す。今後の適用検証の進展が、量子コンピューターの産業応用の現実味を左右するだろう。

日本への影響

日本の製造業は、自動車、電機、精密機器などで高い設計・解析技術を持つ。量子CAEの実用化は、これらの産業の競争力強化に直結する可能性がある。三菱電機とQunaSysの取り組みは、日本の製造業が量子技術を活用する先駆けとなるものであり、他社への波及効果も期待される。特に、CAEソフトウェアやシミュレーション技術の高度化は、日本の製造業の強みをさらに強化する可能性がある。