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量子機械学習の世界市場 2026-2040年

量子機械学習の世界市場 2026-2040年


The Global Quantum Machine Learning Market 2026-2040

        量子機械学習(QML)は、量子力学のユニークな性質(重ね合わせ、もつれ、量子干渉)を利用し、古典的なコンピュータよりも指数関数的に高速に機械学習問... もっと見る

 

 

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Future Markets, inc.
フューチャーマーケッツインク
2025年5月26日 お問い合わせください
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サマリー

 

 
 
 
量子機械学習(QML)は、量子力学のユニークな性質(重ね合わせ、もつれ、量子干渉)を利用し、古典的なコンピュータよりも指数関数的に高速に機械学習問題を解決できる可能性がある。量子機械学習は、量子アルゴリズムが量子重ね合わせによって膨大なデータセットを同時に処理し、複数の計算を並行して行うことを可能にする、計算知能のパラダイムシフトを意味する。0か1かの決定的な状態で存在する古典的なビットとは異なり、量子ビット(qubits)は重ね合わせ状態で存在できるため、量子コンピューターは複数の解の経路を同時に探索することができる。この量子の利点は、最適化問題、パターン認識、機械学習アプリケーションの中核をなす複雑なデータ解析タスクにおいて特に顕著となる。
 
この分野には、量子プロセッサーを用いて古典的アルゴリズムを高速化する量子強化機械学習や、量子力学的特性を活用した全く新しいアルゴリズムである量子ネイティブ機械学習など、いくつかの重要なアプローチが含まれる。量子ニューラルネットワーク、量子サポートベクターマシン、量子強化学習は、人工知能システムの学習方法や意思決定方法を根本的に変える可能性のある新しい手法である。
 
現在の実装では、量子プロセッサが特定の計算タスクを処理し、古典コンピュータがデータの前処理、後処理、システム制御を管理する、ハイブリッド量子-古典システムが中心となっている。このアプローチは、ノイズ、デコヒーレンス、量子ビット数の制限といった現在の量子ハードウェアの制約を緩和しながら、両方のパラダイムの長所を最大限に生かすものである。
 
市場の可能性は、量子機械学習が大きな利点をもたらす可能性のある高価値のアプリケーションに数多く及んでいる。金融機関では、ポートフォリオの最適化、リスク分析、不正検知のために量子アルゴリズムを研究しており、複数の市場シナリオを同時に処理する能力により、優れた投資戦略が生まれる可能性がある。ヘルスケアや製薬会社では、量子コンピューターが分子間の相互作用をかつてない精度でシミュレートできる可能性があることから、量子的手法による創薬、タンパク質のフォールディング予測、個別化医療への応用が検討されている。
 
製造分野では、サプライチェーン管理、品質管理、予知保全のための量子最適化が評価されており、サイバーセキュリティ分野では、耐量子暗号技術や高度な脅威検知システムが応用されている。量子最適化技術の可能性は、気候モデリング、交通最適化、科学研究など、従来の計算機では限界がある分野にも広がっている。
 
この報告書では、50~1000量子ビットの量子システムを特徴とする現在のノイズの多い中間量子(NISQ)時代を検証している。これらの量子システムは、まだ普遍的な量子的優位性を示すことはできないが、複雑なQMLアルゴリズムを確実に実行できるフォールトトレラント量子コンピュータへの重要な足がかりとなる。
 
主な課題としては、環境干渉によって量子状態が急速に劣化する量子デコヒーレンス、古典計算を上回る量子エラー率、量子プログラミングの専門家の不足などが挙げられる。また、多くの企業にとってハードウェアのコストは依然として高額であるため、クラウドベースのアクセスモデルや量子アズ・ア・サービスが必要となっている。
 
競争環境には、量子ハードウェアや量子ソフトウェア・プラットフォームを開発するテクノロジー大手、量子コンピューティングに特化した企業、既存製品に量子機能を統合する伝統的なテクノロジー企業などがある。政府投資、学術研究プログラム、ベンチャーキャピタルからの資金提供により、開発スケジュールと商用アプリケーションは加速している。
 
レポートの内容
 
  • 2020年から2040年までの詳細な市場進化分析

  • 量子機械学習の包括的な長所と短所評価

  • 主要な開発マイルストーンによる技術と性能のロードマップ

  • 技術タイプおよびアプリケーション分野別の市場区分

  • 複数のシナリオ分析による成長予測

  • 異なる量子プラットフォームにおける技術準備評価

アルゴリズムとソフトウェア展望

  • 機械学習の基礎と量子統合アプローチ
  • 機械学習の種類と量子応用に関する包括的分析
  • 量子ディープラーニングと量子ニューラルネットワークのアーキテクチャ
  • 量子ニューラルネットワークのトレーニング手法
  • 産業横断的な量子ニューラルネットワークの応用とユースケース
  • 量子実装に適したニューラルネットワークの種類
  • 量子生成対抗ネットワークの開発と応用
  • 量子バックプロパゲーション技術と最適化手法
  • 量子機械学習システムにおけるトランスフォーマーの実装
  • 量子ディープラーニングアーキテクチャにおけるパーセプトロン
  • データセットの特性と量子データ符号化要件
  • 量子符号化方式とその性能特性
  • ハイブリッド量子/古典的ML開発経路
  • 量子機械学習のための高度な最適化技術
  • クラウドベースのQMLサービスと量子アズアサービスプラットフォーム
  • 量子機械学習におけるセキュリティとプライバシーの考慮事項
  • QMLアルゴリズムと実装の特許動向分析
  • 主要なQMLソフトウェア企業の包括的プロファイル

ハードウェアインフラ分析

  • 量子コンピューティングハードウェアの概要と市場評価
  • 2040年までのハードウェア開発ロードマップ
  • 量子コンピューティングシステムの包括的コスト分析
  • 量子アニーリングシステムとそのMLアプリケーション
  • 量子アニーリングシステムとゲートベースシステムの比較
  • NISQコンピュータの機械学習アプリケーション向け仕様
  • 異なるプラットフォームにおけるエラー率とコヒーレンス時間
  • 量子機械学習技術を用いたハードウェア最適化
  • 機械学習アプリケーション向けの量子乱数生成器
  • 主要なハードウェア企業とその技術アプローチ

アプリケーションセクター分析

  • 複数の産業におけるQMLの包括的なビジネスチャンス
  • リスク分析と最適化を含む金融サービスと銀行アプリケーション
  • 創薬と診断のためのヘルスケアとライフサイエンスアプリケーション
  • 量子MLベースの診断システムのためのセンサー統合
  • 量子アルゴリズムを用いた個別化医療の実装
  • 医薬品アプリケーションと創薬アクセラレーション
  • 最適化と品質管理のための製造セクターアプリケーション
  • 様々な産業とユースケースにおける追加アプリケーション
  • 業界横断的な利益分析とパフォーマンス比較

市場予測と予測

  • グローバルQML市場規模の年次予測(2026年~2040年)  
  • 地域別市場成長率と年平均成長率(CAGR)分析  
  • 技術タイプ別市場セグメンテーションと売上予測  
  • アプリケーションセクター別セグメンテーションと詳細な売上予測  
  • 市場ドライバーと制約要因の影響分析
  • プラットフォーム横断的な技術成熟度評価マトリックス
  • ハードウェアとソフトウェアの売上分割予測
  • 産業セクター別の市場浸透率
  • 技術採用のマイルストーンとタイムライン分析
  • 保守的、ベース、楽観的な予測を含む市場成長シナリオ
  • 技術成熟度曲線分析と商業的実現可能性評価

投資と資金調達エコシステム

  • QML企業に対するベンチャーキャピタルの投資動向
  • 政府の資金調達プログラムおよび国の量子イニシアティブ
  • 企業のR&D支出パターンと投資戦略
  • 技術フォーカス分野別に分類した投資動向
  • 官民パートナーシップモデルとコラボレーションフレームワーク

企業プロファイルと競合分析

  • QMLエコシステムの主要企業49社の包括的プロファイル。AbaQus、Adaptive Finance、Aliro Quantum、Amazon/AWS、Atom Computing、Baidu Inc、Cambridge Quantum Computing (CQC)、Dassault/Abaqus、D-Wave、GenMat、Good Chemistry、Google Quantum AI、IBM、IonQ、Kuano、MentenAI、MicroAlgo、Microsoft、Mind Foundry、Mphasis、Nordic Quantum Computing Group、ORCA Computing、Origin Quantum Computing Technology、OTI Lumionics、Oxford Quantum Circuits、Pasqal、PennyLane/Xanadu、planqc GmbH、Polaris Quantum Biotech (POLARISqb)、ProteinQureなど...
 
 
 


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目次

1 EXECUTIVE SUMMARY  13

1.1 量子機械学習市場の促進要因 13
1.2 QMLのアルゴリズムとソフトウェア 14
1.3 機械学習から量子機械学習へ 15
1.4 QMLのフェーズ  16
1.4.1 QMLの第1フェーズ  17
1.4.2 QMLの第2フェーズ 17
1.5 利点 18
1.5.1 最適化と汎化の改善  18
1.5.2 量子優位性 19
1.5.3 トレーニングの優位性と機会 19
1.5.4 量子優位性と機械学習 20
1.5.5 精度向上 20
1.6 課題  21
1.6.1 コスト 22
1.6.2 初期段階の技術 22
1.6.3 トレーニング 23
1.6.4 量子メモリの問題  23
1.7 QMLロードマップ 25
 

2 はじめに 27

2.1 量子機械学習とは?27
2.2 古典コンピューティングパラダイムと量子コンピューティングパラダイム 28
2.3 量子力学的原理  28
2.4 機械学習の基礎 29
2.5 交差点:なぜ量子とMLを組み合わせるのか?30
2.6 市場の進化 30
2.7 この分野の現状 31
2.8 アプリケーションとユースケース  32
2.9 課題と限界 33
2.10 技術と性能のロードマップ 34
 

3 QMLのアルゴリズムとソフトウェア 36

3.1 機械学習 36
3.2 機械学習の種類  37
3.3 量子ディープラーニングと量子ニューラルネットワーク 39
3.3.1 量子ディープラーニング 40
3.3.2 量子ニューラルネットワークのトレーニング 40
3.3.3 量子ニューラルネットワークのアプリケーション 41
3.3.4 ニューラルネットワークの種類  42
3.3.5 量子生成逆説的ネットワーク  43
3.4 量子バックプロパゲーション 44
3.5 QMLにおけるトランスフォーマー 45
3.6 QDLにおけるパーセプトロン  47
3.7 MLデータセット  48
3.8 量子エンコーディング  50
3.9 量子/古典MLハイブリッドと真のQMLへの道 50
3.9.1 量子主成分分析  51
3.9.1.1 より大きなデータセットへの対応 51
3.9.1.2 次元削減 51
3.9.1.3 Groverのアルゴリズムの利用  52
3.10 最適化技術 52
3.11 QML-over-the-CloudとQML-as-a-Service  53
3.12 QMLにおけるセキュリティとプライバシー 55
3.13 AI、機械学習、ディープラーニングと量子コンピューティング 57
3.14 学習と推論のフェーズで増大するQMLの脆弱性 57
3.15 QMLクラウドとQML-as-a-Serviceにおけるセキュリティ 58
3.16 特許ランドスケープ  59
3.16.1 タイプ別量子機械学習特許(2020~2025年) 59
3.16.2 QMLアルゴリズム 59
3.17 QMLアーキテクチャのセキュリティ 60
3.18 企業 61
 

4 QMLハードウェアとインフラ 63

4.1 概要 63
4.2 ロードマップ  63
4.3 コスト 64
4.4 量子アニーリング 65
4.4.1 量子アニーリングとゲートベースシステム 66
4.4.2 企業 67
4.5 NISQコンピュータとQML 67
4.5.1 QML用のNISQシステム仕様 68
4.5.2 企業 68
4.6 NISQを超えるQML 69
4.7 QMLを用いた量子ハードウェアの製造と最適化 69
4.8 機械学習とQRNG 70
 

5 QML MARKETS AND APPLICATIONS  72

5.1 QML 機会 72
5.2 財務と銀行業 72
5.2.1 概要 72
5.2.2 アプリケーション  73
5.2.3 企業 74
5.3 ヘルスケアとライフサイエンス 75
5.3.1 概要 75
5.3.2 アプリケーション  75
5.3.3 センサー 76
5.3.4 個別化医療 77
5.3.5 創薬 77
5.3.6 製薬とQML 78
5.3.7 企業 79
5.4 製造 80
5.4.1 概要 80
5.4.2 アプリケーション  80
5.5 その他のアプリケーション 82
5.6 クロスインダストリーQMLベネフィット分析  85
5.7 市場規模と成長予測(2026~2040年) 88
5.8 地域市場 89
5.8.1 北米 90
5.8.2 欧州 90
5.8.3 アジア太平洋 91
5.8.4 その他の地域 91
5.8.5 地域投資と政策枠組み 92
5.9 QML市場セグメンテーション 92
5.9.1 技術タイプ別 92
5.9.2応用分野別 93
5.10 市場ドライバーと制約要因 95
5.11 QML技術準備度評価  95
5.12 市場成長シナリオ  97
 

6 投資と資金調達  98

6.1 ベンチャーキャピタルと民間投資動向  98
6.2 政府資金と国家イニシアティブ 99
6.3 企業のR&D投資  100
 

7 企業プロフィール 101 (47社のプロフィール)

8 用語集 135

9 調査方法 140

10 参考文献 141

 

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図表リスト

表一覧

 

表1  量子機械語市場の6つのセグメント  13
表2  量子機械学習市場の促進要因14
表3  QMLのアルゴリズムとソフトウェアにおける機会 14
表4 QMLの利点 18
表5  QMLの課題 21
表6 QMLの展望と課題の比較  24
表7  QMLの長所と短所 33
表8  古典的ML vs  量子MLの性能比較  37
表9  機械学習の種類 37
表10  QMLアルゴリズム分類マトリックス  38
表11  量子ニューラルネットワークアーキテクチャの比較  39
表12  学習時間の比較:  40
表 13  量子ニューラルネットワークの応用例  41
表 14  ニューラルネットワークの種類 42
表 15  量子生成逆説的ネットワーク  43
表 16  QML ソフトウェアプラットフォームの機能比較 44
表 17  ML トランスフォーマーの応用例  46
表 18  クラウドベースのQML サービスプロバイダの分析 47
表 19  ソース別 ML データの特徴 49
表 20  QML エンコーディングスキーム  53
表 21  QML 開発フレームワーク比較 54
表 22  QML セキュリティ脆弱性評価 55
表 23  量子機械学習タイプ別特許 (2020- 2025)  59
表 24  QML アルゴリズムの特許状況(2020-2025)  60
表 25  QML ソフトウェア企業 61
表 26  量子コンピューティングハードウェアのコスト分析  64
表 27  量子ハードウェアのクラウドアクセス価格モデル  64
表 28  量子ハードウェアのパフォーマンスメトリクスの動向 65
表 29  量子ハードウェアプラットフォーム比較マトリックス 66
表 30  ML 向け量子アニーリング vs  ゲートベースシステム66
表 31  量子アニーリングの企業一覧 67
表 32  QML用NISQシステム仕様  68
表 33  NISQコンピュータとQMLの企業一覧  68
表 34  プラットフォーム別エラー率とコヒーレンス時間  70
表 35  銀行・金融サービスにおけるQMLの応用 73
表 36  銀行・金融サービスにおけるQMLの企業一覧および金融サービス 74
表 37  ヘルスケアおよびライフサイエンス QML アプリケーション 75
表 38  創薬 QML vs  従来の ML パフォーマンス 78
表 39  ヘルスケアおよびライフサイエンス QML 企業 79
表 40  製造業 QML の使用事例と利点 80
表 41  QML のその他の潜在的アプリケーション 82
表 42  クロスインダストリー QML ベネフィット分析QML の業界横断的ベネフィット分析  85
表 44  量子機械学習と量子ディープラーニングの収益(百万ドル) 2026-2040年 88
表 45  地域別収益予測89
表 46  QML 市場の技術タイプ別セグメント化(2026-2040)-百万ドル 92
表 47 QML 市場の技術タイプ別セグメント化(2026-2040)-百万ドル 92
表 47  QML市場のアプリケーション分野別セグメント化(2026-2040年)-百万米ドル 93
表 48  市場促進要因 vs  制約要因の影響分析 95
表 49  QML技術の準備性評価マトリクス  95
表 50  QML企業へのVC投資額(2020年-2025年)  98
表 51  国別政府資金調達プログラム 99
表 52  量子機械学習用語集 135

 

図一覧

図 1  機械学習と量子機械学習 16
図 2  QML ロードマップ  26
図 3  QML 市場進化タイムライン(2020-2040)  31
図 4  技術・性能ロードマップ  35
図 5  QML ハードウェア・ロードマップ  64
図 6  金融サービス QML 導入タイムライン 73
図 7 製造業 QML 導入  82
図 8  QML 年別世界市場規模(2026-2040) 百万米ドル 89
図 9  QML の技術タイプ別市場区分(2026-2040 年)-百万米ドル 93
図 10  QML のアプリケーション分野別市場区分(2026-2040 年)-百万米ドル 94
図 12  産業別市場普及率 96
図 13  技術導入マイルストーン タイムライン 97
図 14 市場成長シナリオ(保守的、基本、楽観的)  97
図 15  IonQ'のイオントラップ 110
図 16  IonQ 製品ポートフォリオ 111
 
 

 

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Summary

 

 
 
 
Quantum Machine Learning (QML) harnesses the unique properties of quantum mechanics—superposition, entanglement, and quantum interference—to potentially solve machine learning problems exponentially faster than classical computers. Quantum Machine Learning represents a paradigm shift in computational intelligence, where quantum algorithms can process vast datasets simultaneously through quantum superposition, enabling multiple calculations to occur in parallel. Unlike classical bits that exist in definitive states of 0 or 1, quantum bits (qubits) can exist in superposition states, allowing quantum computers to explore multiple solution paths simultaneously. This quantum advantage becomes particularly pronounced in optimization problems, pattern recognition, and complex data analysis tasks that form the core of machine learning applications.
 
The field encompasses several key approaches including quantum-enhanced machine learning, where classical algorithms are accelerated using quantum processors, and quantum-native machine learning, where entirely new algorithms leverage quantum mechanical properties. Quantum neural networks, quantum support vector machines, and quantum reinforcement learning represent emerging methodologies that could fundamentally transform how artificial intelligence systems learn and make decisions.
 
Current implementations focus on hybrid quantum-classical systems, where quantum processors handle specific computational tasks while classical computers manage data preprocessing, post-processing, and system control. This approach maximizes the strengths of both paradigms while mitigating current quantum hardware limitations such as noise, decoherence, and limited qubit counts.
 
The market potential spans numerous high-value applications where quantum machine learning could provide significant advantages. Financial institutions are exploring quantum algorithms for portfolio optimization, risk analysis, and fraud detection, where the ability to process multiple market scenarios simultaneously could yield superior investment strategies. Healthcare and pharmaceutical companies are investigating quantum-enhanced drug discovery, protein folding prediction, and personalized medicine applications, where quantum computers could simulate molecular interactions with unprecedented accuracy.
 
Manufacturing sectors are evaluating quantum optimization for supply chain management, quality control, and predictive maintenance, while cybersecurity applications include quantum-resistant cryptography and advanced threat detection systems. The technology's potential extends to climate modeling, traffic optimization, and scientific research applications where classical computational limitations currently constrain progress.
 
The report examines the current Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) era, characterized by quantum systems with 50-1000 qubits that exhibit significant noise and limited error correction. While these systems cannot yet demonstrate universal quantum advantage, they serve as crucial stepping stones toward fault-tolerant quantum computers capable of running complex QML algorithms reliably.
 
Key challenges include quantum decoherence, where quantum states deteriorate rapidly due to environmental interference, quantum error rates that currently exceed classical computation, and the scarcity of quantum programming expertise. Hardware costs remain prohibitive for most organizations, necessitating cloud-based access models and quantum-as-a-service offerings.
 
The competitive landscape includes technology giants developing quantum hardware and software platforms, specialized quantum computing companies, and traditional technology firms integrating quantum capabilities into existing products. Government investments, academic research programs, and venture capital funding are accelerating development timelines and commercial applications.
 
Report contents include:
 
  • Detailed market evolution analysis from 2020 through 2040

  • Comprehensive pros and cons assessment of quantum machine learning

  • Technology and performance roadmap with key development milestones

  • Market segmentation by technology type and application sectors

  • Growth projections with multiple scenario analysis

  • Technology readiness assessment across different quantum platforms

Algorithm and Software Landscape

  • Machine learning fundamentals and quantum integration approaches
  • Comprehensive analysis of machine learning types and quantum applications
  • Quantum deep learning and quantum neural network architectures
  • Training methodologies for quantum neural networks
  • Applications and use cases for quantum neural networks across industries
  • Neural network types suitable for quantum implementation
  • Quantum generative adversarial networks development and applications
  • Quantum backpropagation techniques and optimization methods
  • Transformers implementation in quantum machine learning systems
  • Perceptrons in quantum deep learning architectures
  • Dataset characteristics and quantum data encoding requirements
  • Quantum encoding schemes and their performance characteristics
  • Hybrid quantum/classical ML development pathways
  • Advanced optimization techniques for quantum machine learning
  • Cloud-based QML services and quantum-as-a-service platforms
  • Security and privacy considerations in quantum machine learning
  • Patent landscape analysis for QML algorithms and implementations
  • Comprehensive profiles of leading QML software companies

Hardware Infrastructure Analysis

  • Quantum computing hardware overview and market assessment
  • Hardware development roadmap through 2040
  • Comprehensive cost analysis for quantum computing systems
  • Quantum annealing systems and their ML applications
  • Comparison between quantum annealing and gate-based systems
  • NISQ computers specifications for machine learning applications
  • Error rates and coherence times across different platforms
  • Hardware optimization using quantum machine learning techniques
  • Quantum random number generators for ML applications
  • Leading hardware companies and their technology approaches

Application Sector Analysis

  • Comprehensive QML opportunities across multiple industries
  • Financial services and banking applications including risk analysis and optimization
  • Healthcare and life sciences applications for drug discovery and diagnostics
  • Sensor integration for quantum ML-based diagnostic systems
  • Personalized medicine implementation using quantum algorithms
  • Pharmaceutical applications and drug discovery acceleration
  • Manufacturing sector applications for optimization and quality control
  • Additional applications across various industries and use cases
  • Cross-industry benefit analysis and performance comparisons

Market Forecasts and Projections

  • Global QML market size projections by year (2026-2040)
  • Regional market growth rates and compound annual growth rate analysis
  • Market segmentation by technology type with revenue projections
  • Application sector segmentation with detailed revenue forecasts
  • Market drivers versus restraints impact analysis
  • Technology readiness assessment matrix across platforms
  • Hardware versus software revenue split projections
  • Market penetration rates by industry sector
  • Technology adoption milestones and timeline analysis
  • Market growth scenarios including conservative, base, and optimistic projections
  • Technology maturity curve analysis and commercial viability assessment

Investment and Funding Ecosystem

  • Venture capital investment trends in QML companies
  • Government funding programs and national quantum initiatives
  • Corporate R&D spending patterns and investment strategies
  • Investment trends segmented by technology focus areas
  • Public-private partnership models and collaboration frameworks

Company Profiles and Competitive Analysis

  • Comprehensive profiles of 49 leading companies in the QML ecosystem. Companies profiled include AbaQus, Adaptive Finance, Aliro Quantum, Amazon/AWS, Atom Computing, Baidu Inc., BlueQubit Inc., Cambridge Quantum Computing (CQC), Dassault/Abaqus, D-Wave, GenMat, Good Chemistry, Google Quantum AI, IBM, IonQ, Kuano, MentenAI, MicroAlgo, Microsoft, Mind Foundry, Mphasis, Nordic Quantum Computing Group, ORCA Computing, Origin Quantum Computing Technology, OTI Lumionics, Oxford Quantum Circuits, Pasqal, PennyLane/Xanadu, planqc GmbH, Polaris Quantum Biotech (POLARISqb), ProteinQure, and more....
 
 
 


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Table of Contents

1  EXECUTIVE SUMMARY  13

1.1 Quantum Machine Learning Market Drivers 13
1.2 Algorithms and Software for QML 14
1.3 Machine Learning to Quantum Machine Learning 15
1.4 QML Phases  16
1.4.1 The First Phase of QML  17
1.4.2 The Second Phase of QML 17
1.5 Advantages 18
1.5.1 Improved Optimization and Generalization  18
1.5.2 Quantum Advantage 19
1.5.3 Training Advantages and Opportunities 19
1.5.4 Quantum Advantage and ML  20
1.5.5 Improved Accuracy 20
1.6 Challenges  21
1.6.1 Costs 22
1.6.2 Nascent Technology 22
1.6.3 Training 23
1.6.4 Quantum Memory Issues  23
1.7 QML Roadmap 25
 

2  INTRODUCTION 27

2.1 What is Quantum Machine Learning? 27
2.2 Classical vs. Quantum Computing Paradigms 28
2.3 Quantum Mechanical Principles  28
2.4 Machine Learning Fundamentals 29
2.5 The Intersection: Why Combine Quantum and ML? 30
2.6 Market evolution 30
2.7 Current State of the Field 31
2.8 Applications and Use Cases  32
2.9 Challenges and Limitations 33
2.10 Technology and Performance Roadmap 34
 

3  QML ALGORITHMS AND SOFTWARE 36

3.1 Machine Learning 36
3.2 Types of Machine Learning  37
3.3 Quantum Deep Learning and Quantum Neural Networks 39
3.3.1 Quantum Deep Learning 40
3.3.2 Training Quantum Neural Networks 40
3.3.3 Applications for Quantum Neural Networks 41
3.3.4 Types of Neural Networks  42
3.3.5 Quantum Generative Adversarial Networks  43
3.4 Quantum Backpropagation 44
3.5 Transformers in QML 45
3.6 Perceptrons in QDL  47
3.7 ML Datasets  48
3.8 Quantum Encoding  50
3.9 Hybrid Quantum/Classical ML and the Path to True QML 50
3.9.1 Quantum Principal Component Analysis  51
3.9.1.1 Handling Larger Data Sets 51
3.9.1.2 Dimensionality Reduction 51
3.9.1.3 Uses of Grover's Algorithm  52
3.10 Optimization Techniques 52
3.11 QML-over-the-Cloud and QML-as-a-Service  53
3.12 Security and Privacy in QML 55
3.13 AI, Machine Learning, Deep Learning and Quantum Computing 57
3.14 Growing QML Vulnerabilities During the Training and Inference Phases 57
3.15 Security on QML Clouds and QML-as-a-Service 58
3.16 Patent Landscape  59
3.16.1 Quantum Machine Learning Patents by Type (2020-2025) 59
3.16.2 QML Algorithms 59
3.17 Security on QML Architecture 60
3.18 Companies 61
 

4  QML HARDWARE AND INFRASTRUCTURE 63

4.1 Overview 63
4.2 Roadmap  63
4.3 Costs 64
4.4 Quantum Annealing 65
4.4.1 Quantum Annealing vs. Gate-based Systems 66
4.4.2 Companies 67
4.5 NISQ Computers and QML  67
4.5.1 NISQ System Specifications for QML 68
4.5.2 Companies 68
4.6 QML beyond NISQ  69
4.7 Fabricating and Optimizing Quantum Hardware Using QML 69
4.8 Machine Learning and QRNGs 70
 

5  QML MARKETS AND APPLICATIONS  72

5.1 QML Opportunities 72
5.2 Finance and Banking 72
5.2.1 Overview 72
5.2.2 Applications  73
5.2.3 Companies 74
5.3 Healthcare and Life Sciences 75
5.3.1 Overview 75
5.3.2 Applications  75
5.3.3 Sensors 76
5.3.4 Personalized Medicine 77
5.3.5 Drug Discovery 77
5.3.6 Pharma and QML 78
5.3.7 Companies 79
5.4 Manufacturing 80
5.4.1 Overview 80
5.4.2 Applications  80
5.5 Other Applications 82
5.6 Cross-Industry QML Benefit Analysis  85
5.7 Market Size and Growth Projections (2026-2040) 88
5.8 Regional Market 89
5.8.1 North America 90
5.8.2 Europe 90
5.8.3 Asia-Pacific 91
5.8.4 Rest of World 91
5.8.5 Regional Investment and Policy Framework 92
5.9 QML Market Segmentation  92
5.9.1 By Technology Type 92
5.9.2 By Application Sector  93
5.10 Market Drivers vs. Restraints  95
5.11 QML Technology Readiness Assessment  95
5.12 Market Growth Scenarios  97
 

6  INVESTMENT AND FUNDING  98

6.1 Venture Capital and Private Investment Trends  98
6.2 Government Funding and National Initiatives 99
6.3 Corporate R&D Investment  100
 

7  COMPANY PROFILES 101 (47 company profiles)

8  GLOSSARY OF TERMS 135

9  RESEARCH METHODOLOGY 140

10  REFERENCES 141

 

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List of Tables/Graphs

List of Tables

 

Table 1  The Six Segments of the Quantum Machine Language Market  13
Table 2  Quantum Machine Learning Market Drivers 14
Table 3  Opportunities in Algorithms and Software for QML 14
Table 4  Advantages of QML 18
Table 5  QML Challenges 21
Table 6  Comparison of the Prospects and Challenges of QML 24
Table 7  QML Pros and Cons 33
Table 8  Classical ML vs  Quantum ML Performance Comparison  37
Table 9  Types of Machine Learning 37
Table 10  QML Algorithm Classification Matrix  38
Table 11  Quantum Neural Network Architectures Comparison  39
Table 12  Training Time Comparison: Classical vs  Quantum Networks 40
Table 13  Applications for Quantum Neural Networks  41
Table 14  Types of Neural Networks 42
Table 15  Quantum Generative Adversarial Networks  43
Table 16  QML Software Platform Feature Comparison 44
Table 17  ML Transformer Applications  46
Table 18  Cloud-based QML Service Providers Analysis 47
Table 19  Characteristics of ML Data by Source 49
Table 20  QML Encoding Schemes  53
Table 21  QML Development Frameworks Comparison 54
Table 22  QML Security Vulnerability Assessment 55
Table 23  Quantum Machine Learning Patents by Type (2020-2025)  59
Table 24  Patent Landscape in QML Algorithms (2020-2025)  60
Table 25  QML Software Companies 61
Table 26  Quantum Computing Hardware Cost Analysis  64
Table 27  Cloud Access Pricing Models for Quantum Hardware  64
Table 28  Quantum Hardware Performance Metrics Trends 65
Table 29  Quantum Hardware Platform Comparison Matrix 66
Table 30  Quantum Annealing vs  Gate-based Systems for ML 66
Table 31  Companies in Quantum Annealing 67
Table 32  NISQ System Specifications for QML  68
Table 33  Companies in NISQ Computers and QML  68
Table 34  Error Rates and Coherence Times by Platform  70
Table 35  Applications for QML in Banking and Financial Services 73
Table 36  Companies in QML for Banking and Financial Services 74
Table 37  Healthcare and Life Science QML Applications 75
Table 38  Drug Discovery QML vs  Classical ML Performance 78
Table 39  Companies in QML for Healthcare and Life Sciences 79
Table 40  Manufacturing QML Use Cases and Benefits 80
Table 41  Other Potential Applications of QML 82
Table 42  Cross-Industry QML Benefit Analysis  85
Table 44  Revenues from Quantum Machine Learning and Quantum Deep Learning ($ Millions) 2026-2040 88
Table 45  Revenue Projections by Geographic Region  89
Table 46  QML Market Segmentation by Technology Type (2026-2040)-Millions USD 92
Table 47  QML Market Segmentation by Application Sector (2026-2040)-Millions USD 93
Table 48  Market Drivers vs  Restraints Impact Analysis 95
Table 49  QML Technology Readiness Assessment Matrix  95
Table 50  VC Investment in QML Companies (2020-2025)  98
Table 51  Government Funding Programs by Country 99
Table 52  Extensive Glossary of Quantum Machine Learning Terms 135

 

List of Figures

 

Figure 1  Machine Learning and Quantum Machine Learning 16
Figure 2  QML Roadmap  26
Figure 3  QML Market Evolution Timeline (2020-2040)  31
Figure 4  Technology and Performance Roadmap  35
Figure 5  QML Hardware Roadmap  64
Figure 6  Financial Services QML Adoption Timeline 73
Figure 7 Manufacturing Sector QML Implementation  82
Figure 8  Global QML Market Size by Year (2026-2040) ? Millions USD 89
Figure 9  QML Market Segmentation by Technology Type (2026-2040)-Millions USD 93
Figure 10  QML Market Segmentation by Application Sector (2026-2040)-Millions USD 94
Figure 12  Market Penetration Rates by Industry 96
Figure 13  Technology Adoption Milestones Timeline 97
Figure 14 Market Growth Scenarios (Conservative, Base, Optimistic)  97
Figure 15  IonQ's ion trap 110
Figure 16  IonQ product portfolio 111
 
 

 

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