【Classiq×INGL×IonQ】天然ガスパイプライン最適化に量子コンピューティングを実証導入

量子コンピューティング・ソフトウェアのリーディングカンパニーであるClassiq（クラシック）は、イスラエルの国有天然ガス輸送企業であるIsrael Natural Gas Lines（INGL）、および量子ハードウェアのパイオニアであるIonQとの共同研究成果を発表しました。

本取り組みでは、パイプライン事業者における長年の課題である「広範なネットワーク内でのガス供給の最大化」に対し、量子最適化アルゴリズムを適応。実機であるイオントラップ型量子コンピューター「IonQ Forte-1」上で実証実験を実施し、古典計算と整合する極めて有望な結果を得ることに成功しました。

エネルギーインフラ分野における量子技術の実用化（QPU導入）に向けた重要なマイルストーンとなる本プロジェクトについて、その背景と技術的ポイントを詳しく解説します。

1. なぜ天然ガス輸送計画に「量子最適化」が必要なのか？

エネルギー業界において、天然ガスを安全かつ効率的に顧客へ供給する運用計画の策定は、極めて難易度の高い最適化問題の一つです。

主な運用制約要因	現場での具体的課題
圧力・流量のバランス	配管の耐圧限界を守りつつ、各顧客への最低供給圧力を維持する必要がある。
組合せ爆発	ネットワークの規模拡大や需要変動に伴い、検討すべき圧力構成の候補が爆発的に増加する。
検証コストの増大	従来の流体解析（水理モデル解析）のみでは、膨大な候補から最適なシナリオを絞り込むのに莫大な計算時間がかかる。

今回の共同研究の目的は、従来の流体解析ツールを完全に置き換えることではありません。「膨大な候補シナリオの中から、物理的制約を満たす有望な運用案を量子アルゴリズムで高速かつ体系的に抽出する」という、従来の計算手法を強力に補完するアプローチの確立を目指しています。

2. 共同研究のハイライト：ハイブリッドワークフローとForte-1での実証

今回の検証では、Classiqのプラットフォームを活用し、「量子最適化＋古典的な流体解析」を組み合わせたハイブリッドワークフローが構築されました。

実証実験の具体的な流れと成果

問題の定式化（Classiqプラットフォーム）
供給元の圧力、配管特性、需要条件などの実データを基に、制約条件を満たしながら供給量を最大化するモデルを構築。
シミュレーターによる事前検証
代表的なガス輸送ネットワークモデルを用い、ハイブリッドワークフローが古典計算による最適解（参照解）と一致することを確認。
実機「IonQ Forte-1」での実行
問題構成の一部をIonQのイオントラップ型量子プロセッサ「Forte-1」上に展開。実機環境においても、物理的制約を満たしつつ最適解に近い運転候補が出力されることを証明。
詳細流体解析（SIMONE）との連携
業界で広く使われている詳細流体解析環境「SIMONE」を用いて、量子側から提示された候補シナリオの妥当性を最終検証するプロセスを確立。

3. 各社トップが語る量子実用化へのインパクト

今回の成果に対し、プロジェクトを主導した各社の代表者からコメントが寄せられています。

「パイプラインの計画では、実際のエンジニアリング上の制約条件を考慮することが不可欠です。INGLとの共同研究では、石油・ガス業界の技術者にとって馴染みのある形で量子最適化を活用することに重点を置きました。目指しているのは、信頼性の高い既存ツールを補完しながら、さらなる工学的検証につながる有望な候補シナリオを提示することです。」Classiq 共同創業者兼 CEO：Nir Minerbi 氏

「INGLには、安定した事業運営を維持しながら、将来を見据えたイノベーションに取り組む責任があります。私たちは量子最適化を単なる理論研究ではなく、複雑なネットワークを評価し、確立された工学的手法で検証するための一手として、実用的な知見を蓄積しています。」Israel Natural Gas Lines（INGL） CEO：Shlomo Kresner 氏

「今回の研究は、実産業向けアプリケーション開発において、実際の量子ハードウェア（Forte-1）上で検証することの価値を示しています。エネルギー分野における複雑な計画課題への貢献度を実践的に評価できました。」IonQ Chief Business Officer：Scott Millard 氏