开发量子计算机

── 虽然通常被称为量子计算机，但我听说实际上有各种类型的计算机正在开发中。

齐藤──如果我们遵循面向领域计算的思想，就可以根据用途使用不同类型的计算机。量子计算机的技术方法似乎有很多种，比如量子退火法、量子门法，但这些也是按用途来划分的吗？

堀江──有点不同。首先，量子计算技术是指结合量子行为的计算技术。这是一个经常使用的解释，但是普通计算机通过组合“0”和“1”进行计算，而量子计算机通过使用“0”和“1”的叠加态进行计算，这是量子特有的行为。量子计算机大致可分为伊辛机型和量子门型。伊辛机法进一步细分为几种方法（图2）。

【图2】量子计算技术方法列表
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齐藤──如果我没记错的话，Google 和 NASA 推出了 D-Wave，它是由加拿大的 D-Wave Systems（以下简称 D-Wave）开发的。这是一种量子退火方法。

堀江──D-Wave是典型的量子退火机，处于超导状态，冷却至接近绝对零（-27315℃）^*8控制量子D-Wave 的量子计算机是解决组合优化问题的专用机器。所采用的原理是东京工业大学西森英寿教授提出的“量子退火”理论。当使用这台机器解决特定问题时，据称其速度比使用传统超级计算机计算同一问题快一亿倍。

[图3]常规法与退火法的区别
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齐藤──那么，未来量子计算机会被集成到量子退火机中吗？

堀江──我不知道。说实话，目前还很难想象量子计算机的未来。我们从事量子计算机研究已经有一段时间了，这项工作的成果之一就是数字退火器。该技术不是使用物理量子现象，而是使用受量子现象行为启发而设计的数字电路立即解决复杂的问题。控制量子器件并产生量子效应并不容易，所以我们实际上并没有操作量子器件。

齐藤──实现量子计算机真的那么难吗？

堀江──不，我一点也不否认，总有一天量子计算机可以正常使用。然而，此时此刻，我们相信利用更高集成度的半导体在实际中会更有效。考虑一下您的智能手机的性能。曾经的巨型超级计算机的强大功能现在被装在一个适合手掌大小的设备中。现有技术仍有很大的增长空间。考虑到这一点，我们正在研究数字退火器。

如何理解时间跨度

── According to Ray Kurzweil, the singularity will occur in 2045, but Mr Saito wrote the book^*9据报道，重大变化将在 2020 年代中期左右发生。

齐藤──如果遵循摩尔定律，到 2020 年代后半叶，单位半导体的密度应该非常接近人脑的密度。如果数字退火器同时进化，其他量子计算机投入实用，世界将会发生怎样的变化？似乎十年后世界可能会完全不同。

堀江──D-Wave 开发的商用量子退火机当然可以高速解决组合优化问题。 “快一亿倍”的例子是基于解决这个问题时的性能评估。另一方面，目前还不清楚谷歌、IBM 和微软正在竞相开发的量子门方法会是什么样子。在这成为现实之前，还有几个问题需要解决，而且即使它真的成为现实，它真的会比通用计算机更快吗？当然，我们一直在关注这些趋势。

齐藤──有效性，即是否真的能用，是重点吗？

堀江──作为一个步骤，限制在特定领域并不重要，因此是否能够展现出所谓的超越性，一种通用计算机无法比拟的能力。即使超越性被证明，但在实际中是否有用则是另一回事。这是因为实际应用不仅涉及硬件，还涉及软件。然而，由于量子计算机最近已成为全球范围内开发竞争激烈的领域，毫无疑问，量子计算机未来将快速发展。