2014年05月28日09:23
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D-Wave的量子計算機如果離開了日本的研究和發明，則無法實現，D-Wave Systems自己也承認這一點。下面，本文就為大家介紹一下D-Wave的基礎理論和器件的發明者。
量子退火
量子退火是東京工業大學西森研究室的門脅（圖1）在1998年用英文發表的博士論文中提出的概念。
圖1：門脅正史 日本衛材筑波研究所主管研究員
門脅正史在東京工業大學研究生院的博士論文是與西森教授合作完成的論文《橫場伊辛模型的量子退火》
門脅說：“我完全沒有想到自己的博士論文會在十幾年后成為熱門話題。”
2001年，麻省理工學院（MIT）的研究者參考西森教授和門脅的論文，發表了“隔熱量子計算”理論，“其內容與量子退火基本相同，引發了極大關注”（西森教授）。
據西森教授介紹，最初，D-Wave的量子計算機被稱為“隔熱量子計算機”。但是，“因為發現了量子退火的研究在前，D-Wave Systems現在也被稱為量子退火”。
利用超導電路形成量子位
D-Wave量子計算機使用的利用超導電路形成的量子位是由當時在NEC研究所任職的蔡兆申（圖2）和中村泰信（圖3）於1999年在全世界率先實現的。現在在日本理化學研究所任職的蔡兆申說：“D-Wave的量子位與我們開發的量子位是同一個原理。”
圖2：蔡兆申 日本理化學研究所單量子操作研究組組長
在1999年任職於NEC時，蔡兆申與中村泰信合作，在全世界率先實現了超導量子位
圖3：中村泰信 東京大學尖端科學技術研究中心教授
量子力學現象原本隻發生在原子內部微觀世界。而蔡兆申與中村開發的量子位利用規模遠遠大於原子的超導電路，實現了“量子疊加”這種量子力學現象，從這一點來說，這項技術具有劃時代的意義。
現在擔任東京大學教授的中村表示，“D-Wave原本是一家思考能否把超導電路運用於業務的企業。我在NEC的時候，曾經與他們進行過多次討論”。由此可見，NEC對D-Wave有著巨大的影響。
量子通量參變器
在D-Wave量子計算機中，負責放大量子位信號的是超導電路“量子通量參變器（QFP）”。QFP是2005年逝世的東京大學教授后藤英一在1991年發明的。
1990年代，后藤教授出版了多本介紹QFP的英文書籍。D-Wave的希爾頓曾說過：“我們從后藤的著作中學習知識，開發出了超導電路。”
QFP誕生於東京大學與日立制作所的合作研究項目。日立一方的成員原田豐（圖4）說：“我們曾想使用超導電路開發超級計算機的處理器。”
圖4：原田豐 日本國士館大學理工學研究所教授
曾跟隨已經去世的后藤英一博士（東京大學教授）的研究組（東京大學與日立制作所的合作研究）和東京大學后藤研究室開發量子通量參變器的原田豐（當時任職於日立制作所）、細谷睦（圖5），須田禮仁（圖6）
當時，大型機（Mainframe）使用的雙極處理器的性能已經提升到極致，而被視為新一代處理器的CMOS處理器的性能則遲遲沒有進步。作為替代二者的新選擇，超導電路QFP被寄予厚望。然而，在那以后，隨著CMOS的性能不斷提高，QFP沒能在處理器領域嶄露頭角。
細谷睦（圖5）與須田禮仁（圖6）曾作為東京大學后藤研究室的學生參與了QFP的開發。回顧當時，細谷表示，“后藤老師與其說是大學教授，其實更像是一位發明家”。后藤教授在1954年發明了日本自主開發的邏輯元件“參變器”。NEC與日立最初開發的計算機使用的邏輯元件並不是晶體管，而是參變器。不只是量子計算機，后藤教授還是日本計算機產業的締造者。
圖5：細谷睦 日立制作所橫濱研究所主管研究員
圖6：須田禮仁 東京大學信息理工學系研究科副研究科長教授
后藤教授在東大的關門弟子須田說：“1980年代后期，后藤老師等許多研究者都打算跳出CMOS的局限，創造新思路的處理器。D-Wave或許稱得上是令當時的嘗試復活的壯舉。”（作者：中田 敦，日經技術在線！供稿）
