量⼦コンピュータ向けアルゴリズム・ソフトウェア開発に強みを持つ株式会社 QunaSys （本社：東京都⽂京区、代表：楊 天任。以下、「QunaSys」）と、株式会社豊⽥中央研究 所（本社：愛知県⻑久⼿市、代表取締役所⻑兼 CRO：中⻄ 広吉。以下、「豊⽥中研」） は、この度、量⼦コンピュータ上で動作する量⼦ダイナミクスを活⽤した新奇アプリケー ションの構築を⽬指した共同研究を開始いたしました。


QunaSysと豊田中研メンバー

研究の概要

量⼦コンピュータは、既存のコンピュータとは異なる原理で動作し、現在スーパーコン ピュータを⽤いても太⼑打ちできない複雑な問題を、⾼速に解ける可能性があるとされています。特に、材料シミュレーションは、現在提案されているアプリケーションの中で最も早く 実益がもたらされる可能性が⾼く、例えば、⾼精度な電⼦状態計算が求められる窒素固定 や⼈⼯光合成材料等への応⽤が期待されています。


（出典：BCGレポート）

量⼦コンピュータ上での材料シミュレーション実現に向けて、世界中で量⼦アルゴリズ ムの開発が活発化しています。QunaSys も、量⼦領域における⾼い専⾨性を活かし、これ まで世界に先駆けて⾰新的なアルゴリズムの提案を⾏ってまいりました。
　この度、QunaSys と豊⽥中研は、材料シミュレーションの中でも特に、既存のコンピュ ータで解くことが難しいとされる「分⼦系に対する量⼦ダイナミクスシミュレーション」 に着⽬し、量⼦コンピュータ上で実現するためのアルゴリズム開発、及びこれを活⽤した 新奇アプリケーションの開発に着⼿いたしました。
　量⼦ダイナミクスシミュレーションは、原⼦核の量⼦効果及び電⼦と原⼦核の運動のカ ップリングである⾮断熱効果を考慮することができ、⾃然現象をより正確に記述できる⼿ 法です。⼀⽅で、これまでは、計算リソースの制約から⼗分に⼤きな系を扱うことが難し く、産業的な活⽤余地は限定的でした。


量子ダイナミクスのイメージ図

今回の共同研究を通じて、量⼦コンピュータ上での量⼦ダイナミクスシミュレーション の⼿法が実現すれば、量⼦コンピュータ実機の発展に伴って、これまで扱うことができな かった系を扱うことができるようになります。将来的にはこれまで取り⼊れることが困難 であった⾮断熱効果を顕に扱った機能性材料の設計等も⾒据えることができ、材料設計の ありかたを⼤きく変えることが期待されます。

背景

豊⽥中研ではこれまでも、電池や触媒、⼈⼯光合成等の機能性材料開発に資するため、 材料計算・マテリアルズインフォマティクスの研究にいち早く取り組んできました。さら なる産業貢献のため、量⼦コンピューティングによる計算科学技術の⾰新に取り組んでい ます。
　また、QunaSys は量⼦コンピュータの社会実装を志向し、材料開発の現場で実際に活⽤ できるアルゴリズムやアプリケーションの開発に注⼒してまいりました。
　この度、豊⽥中研の持つ産業ニーズと計算科学に対する⾼い専⾨性、及び、QunaSys の 量⼦コンピュータ・量⼦化学に対する⾼い専⾨性・知⾒を掛け合わせることで、機能性材 料開発のブレイクスルーとなるような⾰新的な成果を創出可能との考えから、⼆社の共同 研究の実施に⾄りました。

株式会社 QUNASYS について

株式会社 QunaSys は量⼦コンピュータのアルゴリズム・アプリケーションエンジンの開 発を⾏っています。量⼦コンピュータの新しい使い⽅・アルゴリズムを提案し、それらの アルゴリズムを実際の材料開発に活⽤するためのソフトウェアの開発等を⾏っております。
　 また、エコシステム形成に向けた取り組みにも⼒を⼊れています。昨年７⽉より、量⼦ コンピュータの応⽤検討コミュニティQPARCを運 営し、豊⽥中研をはじめとした国内主要企業 50 社と共に、実⽤化に向けたユースケース探 索に取り組んでいます。

株式会社豊⽥中央研究所について

株式会社豊⽥中央研究所は、「研究と創造によって産業とその基礎の発展に尽くし、⼈ 類の永続的な繁栄に貢献する」を基本理念とし、トヨタグループ各社の出資により、科学 技術と産業の発展に寄与する研究に取り組んでいます。トヨタグループの研究機関として、 グループ各社の重要課題を解決する、グループ全体の先端研究をリードすると共に、「社 会全般への貢献として新産業・新事業を創る」ことを使命としています。
　 2019 年 4 ⽉、オープンイノベーションの研究拠点として開設した東京キャンパスでは、 「⼈間」「社会」「数理」領域を中⼼とした研究活動に取り組んでいます。