材料開発・創薬を支える分子動力学計算を量子コンピュータ計算基盤へ拡張

株式会社テラスカイのグループ会社で量子コンピュータのアルゴリズム・ソフトウェアの研究開発を行う株式会社Quemixは、株式会社デンソーとの共同研究の成果として、量子コンピュータ上で分子動力学（MD）シミュレーションを実行するための基盤技術を開発しました。MDは、材料開発や創薬など、原子スケールの挙動が製品性能を左右する広範な産業領域において不可欠な計算技術です。従来のMDでは、実環境に近い時間発展や座標空間スケールにおける精度に限界があることが知られています。両社は今回、量子コンピュータを用いたMD計算において、量子と古典コンピュータを組み合わせた「量子–古典ハイブリッドMD・フレームワーク」を創案し、低負荷かつ高精度での化学状態予測に成功しました。本手法は、次世代電池材料、高分子材料、触媒、創薬といった、原子レベルの精密な解析や機能性の予測が求められる分野における、発展的な量子コンピュータ活用の道筋を示すものです。今後、本技術の改良と応用展開を推進し、誤り耐性量子コンピュータ（FTQC）時代を見据えた産業応用の可能性を切り拓いてまいります。

今回、両社は共同研究を通じて、原子の位置や運動量の広がりを表す分布関数を量子状態として保持し時間発展させる、新しい形式へとMDを再定式化することに成功しました。従来のMDでは、分布関数を構築するために多数の原子の運動を長時間にわたって追跡し、得られた軌道の集合体を用いて物理量を計算する必要がありました。今回開発した新手法では、軌道の集合体を示す分布関数そのものを量子状態として直接表現・操作できるため、拡散係数などの物性値をより直接的かつ効率的に計算できます。また、実環境を再現するために不可欠な温度一定（NVT）条件を量子回路上で実現する方法を提示するとともに、拡散係数や振動数状態密度といった物性値を量子状態から効率的に読み出すプロトコルを構築しました。構築した量子―古典ハイブリッドMD・フレームワークを水素分子（H2）の化学状態計算へ適応し、量子コンピュータ上で実行可能であることを示しました。

（中略：分子動力学の課題、新技術の概要、PoC完了の詳細は原文通り）

なお、本共同研究の成果は、2026年6月4日〜5日に開催される量子コンピュータのビジネスイベント「Q2B 2026 Tokyo」にて、Quemixおよびデンソーの研究者が発表する予定です。