D-Wave讓門模型功率通過量子電路移動

在D-Wave歷史的早期,公司決定將退火技術作為首個制造量子計算機的技術,因為它承諾提供通往商業量子計算的最快路徑。
這正是公司首席開發官Trevor Lanting本周提醒我們的,當時公司邁出了向門模型量子計算領域的重大擴展,擴大了其量子機器可滿足的應用場景數量。
“過去十五年多的時間確實證明了這一點,”蘭廷本周告訴《下一個平臺》?!暗覀冋J為退火涉及幾個核心且重要的應用場景,比如優化。量子優化是一個關鍵領域。我們剛剛開始看到一些加速機器學習的新應用場景,以及可能利用我們退火技術的區塊鏈技術實現量子工作量證明。”
計劃奏效了。多年來,D-Wave通過其基于云的Leap平臺,為組織提供了商業訪問其Advantage退火量子技術的機會。工作量包括蛋白質折疊研究、電子微觀相互作用的直接鏡像,以及對宇宙形成過程中量子物理過程的深入理解。近一年前,D-Wave邁出了另一重要一步,將一套5,000量子比特的Advantage系統出售給德國尤利希研究中心(FZJ)的超級計算中心。

由于許多量子公司仍處于研發階段,D-Wave的商業業務在去年第三季度的收入同比翻倍,從2024年的180萬美元增長到2025年的370萬美元。成交預訂量也增長了80%,第三季度達到240萬美元,較前一年的130萬美元大幅提升。
盡管如此,D-Wave高管們仍在推進其雙平臺戰略,不僅提供退火系統,還利用超導方式實現門極模型量子計算機,這一技術包括IT巨頭IBM、谷歌以及Rigetti、IonQ和SpinQ等純廠商正在推進。
D-Wave本周在推進其門模型量子雄心方面邁出了兩項重要步驟,首席執行官Alan Baratz表示,這將意味著公司“能夠將一臺規?;?、錯誤更正、超導門模型量子計算機推向市場,領先于任何其他公司。這是一個非常強烈的聲明,但我們堅信這一點。”
該公司今天表示,將花費5.5億美元——其中3億美元為D-Wave普通股,2.5億美元為現金——收購初創公司Quantum Circuits,該公司十多年前從耶魯大學分拆出來,專門制造糾錯超導量子比特。量子電路采用了所謂的“雙軌”技術,內置了糾錯功能,不僅提升了量子比特的質量,還意味著創建邏輯量子比特所需的物理量子比特數量更少。

糾錯是實現容錯、可擴展量子計算的重要障礙。量子比特非常脆弱,容易失去量子態,這一過程稱為退相干。它們可能被環境中的各種擾動破壞,從溫度、振動到聲音和流散顆粒。這些都可能導致計算過程中的錯誤,使得可靠的量子系統變得不可能。
“糾錯背后的理念是,你可以復制編碼一個信息所需的物理量子比特數量,但隨著增加冗余,錯誤會呈指數級減少,”量子電路聯合創始人兼首席科學家羅布·舍爾科夫在宣布該交易的媒體發布會上說。
雙軌架構允許在糾錯中添加額外信息。隨著邏輯量子比特的構建,這些錯誤的抑制速度將比其他超導系統或其他平臺更快,Schoelkopf說。

“量子比特由單個微波光子編碼,該光子被兩個超導腔或諧振腔共享,”他說。“這賦予了我們量子比特通常的能力——零和一以及疊加態——但同時也賦予了我們第三種狀態,可以檢測光子何時丟失。這意味著這個雙軌量子比特內置了糾錯功能。這是一項獨特的功能?!@意味著我們可以先將雙軌量子比特本身作為物理量子比特使用,利用錯誤檢測獲得......這種精確度通常只與[被困離子]阱量子計算機相關,但速度快了千倍,且具備超導平臺的可擴展性?!?/p>
D-Wave的Baratz表示,量子電路的雙軌技術“正在從根本上改變我們對糾錯的思考和追求,一方面它使我們能夠將錯誤檢測作為量子算法開發的一部分,另一方面,它將使我們能夠用更少的物理量子比特數量糾正量子系統?!?/p>
首席執行官表示,D-Wave將將Quantum Circuits并入其業務,但會加入Quantum Circuits團隊,其工作將繼續在康涅狄格州紐黑文的工廠進行,D-Wave將增加更多人員并提升實驗室水平。
Schoelkopf開發了雙軌和跨蒙量子比技術——一種跨蒙超導量子比特本質上存儲最低能級0和1的量子數據——他表示,Quantum Circuits已有alpha用戶使用其17量子比特雙軌transmon系統“Seeker”,該系統將于今年全面推出,同時還將配備用于開發量子算法的軟件工具包。

明年將推出一個49量子比特的雙軌系統,配備雙軌求解器,基于D-Wave的Advantage平臺。一套181量子比特的雙軌系統將在2028年問世,未來將擴展到多達1000個量子比特。

在開發超導量子計算機的工作中,D-Wave花更多時間開發先進的低溫封裝,以幫助超導和退火系統擴展,而非糾錯。公司去年七月公布了圍繞低溫包裝的開發項目,作為其雙平臺戰略的關鍵組成部分。
高級低溫控制
在宣布收購量子電路的前一天,D-Wave表示,他們擁有一種工藝,允許對量子比特進行片上低溫控制,并實現多路復用數模轉換器(DAC),以減少與量子比特通信所需的偏置線數量——只需200根線即可控制數萬個量子比特和耦合器——這是一種將量子處理器與控制芯片疊加的碰撞鍵。
D-Wave的Lanting表示,這一開發將有助于推動量子系統的更高可擴展性。超導量子系統的一個因素是量子比特需要在極低環境中運行。連接和與量子比特通信所需的導線越多,產生的熱量就越多。采用D-Wave工藝,每個量子處理單元(QPU)所需的導線較少。
蘭廷表示,D-Wave的退火量子系統已經包含了能夠僅用幾百條控制線控制數萬個設備的工藝。
“我們已經將為退火架構構建的所有可擴展量子比特控制系統進行了調整,能夠用同樣的技術控制我們的門模型量子比特,”他說?!皩τ谖覀兊耐嘶鹛幚砥鱽碚f,DAC是內置在處理器結構中的。對于我們的柵模型系統,我們采用了DAC芯片,然后利用超導碰撞鍵技術將其與高性能量子比特芯片互聯。一切都處于低溫階段,但這種局部低溫控制正是讓你減少低溫機殼內控制設備所需的管線數量的關鍵?!?/p>
這將為量子系統發展到需要支持百萬個量子比特所需的可擴展性提供支持。
蘭廷指出,D-Wave在創新方面所做的許多投資將惠及其退火平臺和門模型的目標,并指出低溫封裝工作。他估計公司60%的專利組合涵蓋了這兩種架構。
“我們已經能夠將大量投資用于我們的門模型架構,”他說?!盎A技術非常相似,因此必須進行調整以控制門型設備?!?/p>
雙平臺優勢
高管表示,退火與門模型量子技術的結合將使D-Wave在競爭中占據優勢。退火系統在某些工作上表現尤為出色,而在其他領域——如量子化學或高性能材料仿真——門模型量子計算機運行更優。然而,巴拉茨和蘭廷都表示,當他們審視包含多種模態的量子景觀時,他們相信超導量子比特最終將成為首選的門模型。
蘭廷說,超導有兩個關鍵優勢。第一個是速度,其中超導速度比被困離子或中性原子快多達1000倍。
“第二個原因是,我們基本上是在利用制造基礎、制造技術以及為生產半導體世界而建立的封裝技術:CMOS芯片、中央處理器、GPU?!彼f。所有這些驚人的能力爆發都基于光石刻圖形工藝和封裝工藝,我們可以利用這些技術來實現超導技術?!?/p>



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