斯坦福大學應用物理與電氣工程名譽教授、NTT Reasech PHI Labs主任、量子科技領域三十年來領導者Yoshihisa Yamamoto教授

(圖片來源：NTT Research)

Yoshihisa Yamamoto(山本喜久)教授是國際量子科技領域的近30年來的泰斗之一，也是斯坦福大學應用物理與電氣工程的名譽教授。他領導的研究實驗室專注于量子光學和量子信息處理30多年。Yamamoto教授也是日本國家量子計算計劃領域的領軍人物和最重要的科學家，還是相干伊辛機(CIM)這一重要的量子計算技術路線的提出者和領導者。

Yamamoto教授目前的研究興趣在量子信息、量子光學和介觀物理領域，涵蓋壓縮態、量子非破壞測量、腔量子電動力學、量子計算機和介觀電子傳輸和隧穿等。

潛心學術 著作等身

Yamamoto教授1950年出生于日本東京，大學畢業于東京工業大學，后進入東京大學深造并于1978年獲得博士學位。Yamamoto教授在獲得博士學位后，加入了NTT(日本電信電話株式會社)的基礎研究實驗室，并在NTT基礎研究實驗室內部成立了一個研究量子信息通信技術的小組。隨后在全球量子信息通信研究的前沿工作了 40 多年。在日本和美國領導了許多重大的國家項目。

1992到2014年Yamamoto教授任斯坦福大學教授(現為名譽教授)，2003-2014年兼任日本國家信息學研究所教授(現為名譽教授)。在2013-2014年間，還兼任了日本理化學研究所(RIKEN)的董事。

2019年，NTT 將基礎研究實驗室分拆成一個獨立的公司NTT Research，Yamamoto教授擔任該公司創始董事，并出任PHI Labs(物理與信息學實驗室)主任。

作為量子信息科技的前沿學者，Yamamoto教授的研究領域包括量子信息、量子光學和介觀物理(例如壓縮態、量子非破壞測量、腔量子電動力學、量子計算機和介觀電子傳輸和隧穿)等。30多年以來在《Journal of Applied Physics》(應用物理學)、《Nature》(自然)、《Physical Review Letters》(物理評論快報)、《IEEE》、《Proceedings of the National Academy of Sciences》(美國國家科學院院刊)等多家國際頂級期刊上發表了多項創新性研究。截至目前，已發表研究論文500多篇，可謂著作等身。

(圖片來源：網絡)

領軍科研 突破前沿

1993年，Yamamoto教授開始參與日本國家級量子科學研究項目。2009年，為了通過前沿科技研發提升日本的國際競爭力，日本內閣府啟動了“世界領先的科技創新研發資助計劃”(簡稱FIRST)，Yamamoto教授被任命為該計劃的核心成員。

2014年，在FIRST計劃的基礎上，日本內閣府進一步啟動了“革新性研究開發推進計劃(ImPACT)”，這個項目旨在推動量子神經網絡(QNN)技術的應用研究，除了囊括日本頂尖大學、研究機構的精英學者以外，NTT、NEC、東芝、日立、富士通、三菱、日立等日本一線大公司的研究人員也都參與到這一項目中來，可以類比成這是日本采用“舉國體制”開展的量子計算機研發項目。

作為ImPACT項目的首席科學家和項目經理(相當于總負責人)，Yamamoto教授在ImPACT計劃下展開“將量子人工腦接入接入量子網絡成為先進信息社會基礎設施”這一非常前沿的研究，充分展現了他在學術上的領導能力和協調能力，領導日本不同學科、不同領域專家在一個框架下開展量子大腦、量子安全網絡、量子模擬研究。

CIM的研發歷程(圖片來源：網絡)

在這一系列日本國家級項目和斯坦福的研究工作中，Yamamoto教授和他的研究團隊經過反復比較，逐漸將實現量子計算的方式聚焦到了相干伊辛機(Coherent Ising Machine，CIM)這一技術路線上來。

CIM這種采用光量子的耗散式架構的量子計算機，與超導、離子阱等使用邏輯門計算架構的其他技術路線相比，采用量子失諧而不是量子糾纏作為計算資源，更加類似于人腦神經突觸的工作模式，天然更適合于形成超大規模的量子神經網絡，對環境噪聲和錯誤有很強的抵抗力。而且CIM不需要超低溫環境，不需要昂貴的稀釋制冷機和液氦，因此計算成本上也大大優于其他技術路線。

由于這些優勢，目前CIM已經成為日本的量子計算的主要研究方向，也成為最有實用前景的量子計算機發展方向。目前日本已經實現了10萬自旋的CIM計算實驗，相關的算法研究成果也不再是實驗室或象牙塔中的理論構想，而是已經付諸實用，并在倉儲物流、交通管理等方面落地并有了實際效益。

基于CIM與量子神經網路上的研究，Yamamoto教授以NTT Research為核心建立起了一個不斷擴大的CIM聯盟，將斯坦福大學、麻省理工大學、加州理工學院、康奈爾大學、哈佛大學、圣母大學、斯威本科技大學、東京工業大學、密歇根大學和東京大學等全球頂尖知名學府和NASA、1QBit等企業都囊括進來，以共同推動CIM在物理原理、腦神經科學、數學模型、實驗驗證、算法編程、工程化實現、落地應用等各個環節的研究。

對于這場跨學科研究的前景和重要性，Yamamoto教授在接受媒體采訪時曾表示，“新一代信息處理技術，更加追求計算的簡單、高效、使用。在當前的量子計算領域中，兩個主流研究方向是(基于門的)量子計算和(基于耗散的)腦神經網絡量子計算。研究人員們希望探索出在非馮諾依曼架構之外的更快、更低能耗的新型計算機。我們相信未來的計算技術將是由腦神經網絡計算和量子計算結合而實現的。”

Yamamoto教授還進一步表示，“基于新型神經形態計算原理的CIM，是一種利用開放式的耗散量子系統的量子到經典躍遷進行計算過程的新型量子計算機，而不是使用單一演化來處理純態，這正是大腦的工作方式。”

桃李不言 下自成蹊

在量子科研領域取得眾多開創性進展的同時，Yamamoto教授還在數十年的教學工作中，以身作則，用他的謙虛與睿智為量子科學領域培育了大批杰出人才，可謂桃李滿天下。這些著名的科學家正在美國、中國、日本、歐洲等全球各地的院校、機構和企業中內開展科研，共同推動了量子科學行業發展。

例如，麻省理工學院量子工程中心主任、美國物理學會會士William D. Oliver;麻省理工學院數字學習高級副院長、麻省理工學院超冷原子中心量子研究小組組長、美國電氣工程師和物理學家Isaac L. Chuang;美國華裔物理學家、耶魯大學應用物理學教授、物理學教授和電氣工程教授Cao Hui等都是Yamamoto教授的博士生。據統計，在美國國家量子計劃咨詢委員會(National Quantum Initiative Advisory Committee，NQIAC)的23名委員中，就有3名Yamamoto教授的學生。

此外，Yamamoto教授也為量子企業界培養了不少精英。大家所熟知的全球首家上市的量子計算獨角獸IonQ，其首席技術官兼聯合創始人，全球離子阱技術路線的領軍人物之一的Jungsang Kim(金正尚);還有國內新銳的量子計算企業玻色量子的創始人和CEO文凱博士，都是Yamamoto教授的博士生。

碩果累累 獲獎無數

由于Yamamoto教授的杰出工作，他也屢屢獲得了來自全球的贊譽和獎項。早在1985年，Yamamoto教授就因早期在相干光通信方面的工作而獲得日本電子、信息和通信工程師協會(IEICE)的成就獎。

1992年，因其在半導體激光器中壓縮態生成方面的開創性工作而獲得仁科紀念獎和卡爾蔡司研究獎。2000年獲得IEEE 的LEOS量子電子獎和松尾科學獎。2005年Yamamoto教授獲得了日本政府頒發的紫綬勛章，這是日本國內在科學與文藝界的最高級獎項。2011年，Yamamoto教授因在量子點產生單光子方面的開創性工作而獲得大川獎(The Okawa Prize)。

Yamamoto教授獲得2022蘭姆獎

(圖片來源：NTT Research)

2022年1月13日，Yamamoto教授憑借在量子光學和量子信息處理方面的開創性貢獻榮獲2022蘭姆——激光科學和量子光學獎。蘭姆獎是量子科技界的頂級榮譽之一，由諾貝爾物理學獎獲得者、量子光學和量子電動力學領域的奠基人威利斯·蘭姆(Willis Lamb，Junior)于1998年設立。每年授予三名獲獎者。在量子計算業界比較活躍的科學家如潘建偉院士(2018年)、IonQ的聯合創始人Christopher Monroe(2020年)等都曾經獲得過蘭姆獎。

盡管著作等身，屢獲殊榮，年逾七旬的Yamamoto教授依然保持著他的勤奮與謙虛，他目前還在帶領著NTT Research PHI實驗室團隊和CIM研究聯盟，繼續在CIM和腦神經網絡領域繼續著跨學科的前沿研究工作。(文/王衍，編譯/王衍、李每)

文章轉載來源：量子前哨

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