量子コンピュータが切り拓く次世代産業の展望 - エネルギー・素材産業への影響

はじめに

量子コンピュータの開発競争が加速しています。2023年、GoogleやIBM、QuEraなど、主要プレイヤーが次々と新しい成果を発表。40社以上が開発にしのぎを削る中、投資家からの資金は2.2 Bn USD、政府からは25-30 Bn USDもの資金が投入されています。

この革新的技術は、特に化学・素材、エネルギー産業に大きな変革をもたらす可能性を秘めています。本稿では、Kearneyの「量子コンピュータのインパクトと日系企業の論点」論考・調査報告書を基に、量子コンピュータがもたらす産業革新の可能性と、企業が取るべき戦略について解説します。

量子コンピュータが描く未来のタイムライン

量子コンピュータの性能は指数関数的に向上しています。例えばIBMは、2019年の27量子ビットから2023年には1,121量子ビットまで、わずか4年で2桁の性能向上を達成。今後も1-3年で1桁のペースでの性能向上が見込まれています。

この進化に伴い、以下のようなブレークスルーが予測されます：

2024-2027年：基礎研究の革新

• 有機小分子の基底状態計算が可能に

• 研究開発の初期段階での効率化が進む

2027-2030年：応用研究の拡大

• 錯体の基底状態計算が実現

• 触媒開発や太陽電池の効率向上への応用が始まる

2030-2035年：産業革新の本格化

• 固体のシミュレーションが可能に

• 超伝導体、蓄電池、燃料電池などの材料開発が加速

2035年以降：ゲームチェンジャーの登場

• 化学反応機構の完全解析が実現

• 水素製造、炭素固定など、エネルギー産業全体に革新が波及

産業へのインパクト：二つの革新事例

1. グリーン燃料革命

SAF（持続可能な航空燃料）市場は2030年に5,000億円、2050年には2.3兆円規模に成長すると予測されています。量子コンピュータによる触媒開発の革新は、以下の効果をもたらす可能性があります：

• 設備投資コストの10%削減（年間約420億円のコスト削減効果）

• エネルギー変換効率の10%改善（2030年時点で250億円、2050年時点で1,900億円のコスト削減）

2. 核融合発電の実用化加速

核融合発電は、グローバルで数十兆円規模の市場創出が期待される次世代エネルギー源です。量子コンピュータの活用により：

• 設備投資（1基約1兆円）の効率1%改善で数十億円規模のコスト削減

• 実験回数の削減による大幅なコスト削減

• 2050年以降、総電力の18-26%を担う可能性

経営者が取るべき戦略的アプローチ

メーカー企業の場合

以下の4つの戦略的ポジションを検討する必要があります：

1. コア技術特許戦略：通信業界のQualcommのような特許収益モデル

2. 統合ソリューション戦略：IBMのような垂直統合モデル

3. インフラ提供戦略：クラウドプロバイダーのような計算資源提供モデル

4. プラットフォーム戦略：Hugging Faceのようなエコシステム構築モデル

ユーザー企業の場合

1. 自社製品・研究開発における量子コンピュータの活用可能性を、物質と用途の2軸で評価

2. 研究開発テーマの優先順位付けと投資判断の見直し

3. パートナーシップ戦略の策定

まとめ：経営者への示唆

1. 時間軸を意識した段階的な戦略構築が重要

2. 早期の実験的取り組みによる学習機会の確保

3. 柔軟な戦略オプションの保持

企業は、形成戦略（市場形成を主導）、適応戦略（形成された市場への素早い適応）、オプション戦略（最小限の投資で機会を確保）の3つのアプローチから、自社に適した戦略を選択する必要があります。

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情報ソース：
Kearney「量子コンピュータのインパクトと日系企業の論点」論考・調査報告書（2024年）