IBM、国際研究者チームと量子コンピューティングによる新規分子を創成しその特異的物性を実証

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【プレスリリース】発表日:2026年03月13日

IBM、大学研究者と共同で量子コンピューティングによる新規分子を創成し、その特異的物性を実証

半メビウス型の電子トポロジーを持つ分子を初めて創成し観測を行った今回の発見による研究成果を『Science』誌で発表

本研究では、量子コンピューターを用いて分子の複雑な物性を解明する上で直接貢献できることを示した

※参考画像は添付の関連資料を参照

【米国ニューヨーク州ヨークタウンハイツ - 2026年3月5日（現地時間）発】

IBM、マンチェスター大学、オックスフォード大学、スイス連邦工科大学チューリッヒ校（ETH Zurich）、スイス連邦工科大学ローザンヌ校（EPFL）、レーゲンスブルク大学で構成される国際研究者チームは、分子内を電子が螺旋状に移動することにより、化学的性質を根本的に変えるような構造を持つこれまでに類を見ない分子を創成し、その物性を明らかにしたことを発表しました。この研究は、単一の分子内で半メビウス型の電子トポロジー（英語）( https://research.ibm.com/blog/half-mobius-molecule )が観測された初めての実験結果としてScience誌（英語）( http://www.science.org/doi/10.1126/science.aea3321 )に掲載されました。

研究者の知る限り、このようなトポロジーを持つ分子がこれまで合成、観測されたことはなく、公式に予測されたことさえありませんでした。この分子の性質を電子構造レベルで理解するには、高精度な量子コンピューティングによるシミュレーションが不可欠でした。

この発見は、科学の2つの領域を発展させるものです。化学分野においては、電子トポロジー（分子内での電子の移動を制御する性質）が単に自然界に存在するだけでなく、意図的に設計可能であることを示しています。量子コンピューティング分野においては、分子レベルでの量子力学的な性質を直接再現することで、これまでの手法では得られなかった科学的知見に到達する、という量子シミュレーションが本来の目的を果たせるという具体的な実証となりました。

IBMフェローで、欧州・アフリカ担当バイス・プレジデント兼 IBMリサーチチューリッヒ所長であるアレッサンドロ・クリオーニ（Alessandro Curioni）は、次のように述べています。「私たちはまず、創成可能と考えた分子の設計を行い、それを実際に構築し、量子コンピューターを用いてその分子の特異的な物性を検証しました。これこそ、著名な物理学者のリチャード・ファインマン（Richard Feynman）氏が数十年前に描いた、量子物理学を最高の精度でシミュレートできるコンピューターを作るという夢に向けた大きな飛躍であり、『（ミクロな)ナノスケール領域にはまだたくさんの興味深いことがある』と語っていた同氏の言葉を実証するものとなりました。今回の研究成果は、同氏の構想に一歩近づいたことを示しており、私たちの世界、そしてそこに存在する物質を探求する新しい方法への扉を開くものです」

■未確認の分子

この分子（化学式 C13Cl2）は、オックスフォード大学で合成されたカスタム前駆体から、IBMにおいて原子一つひとつを組み立てて作成されたものです。超高真空下かつ絶対零度に近い温度で、精密に調整された電圧パルスを用いて原子を一つずつ除去する手法が用いられました。

IBMが開拓した技術である走査型トンネル顕微鏡（STM）と原子間力顕微鏡（AFM）に量子コンピューティングを組み合わせた実験により、既存の化学分野には類例のない電子構造が明らかになりました。この電子構造は回路ごとに90度ねじれ、開始段階に戻るには4回の完全なループが必要となります。

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

参考画像

https://release.nikkei.co.jp/attach/704380/01_202603131536.jpg

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach/704380/02_202603131536.pdf