D-Wave让门模型功率通过量子电路移动

在D-Wave历史的早期，公司决定将退火技术作为首个制造量子计算机的技术，因为它承诺提供通往商业量子计算的最快路径。

这正是公司首席开发官Trevor Lanting本周提醒我们的，当时公司迈出了向门模型量子计算领域的重大扩展，扩大了其量子机器可满足的应用场景数量。

“过去十五年多的时间确实证明了这一点，”兰廷本周告诉《下一个平台》。“但我们认为退火涉及几个核心且重要的应用场景，比如优化。量子优化是一个关键领域。我们刚刚开始看到一些加速机器学习的新应用场景，以及可能利用我们退火技术的区块链技术实现量子工作量证明。”

计划奏效了。多年来，D-Wave通过其基于云的Leap平台，为组织提供了商业访问其Advantage退火量子技术的机会。工作量包括蛋白质折叠研究、电子微观相互作用的直接镜像，以及对宇宙形成过程中量子物理过程的深入理解。近一年前，D-Wave迈出了另一重要一步，将一套5,000量子比特的Advantage系统出售给德国尤利希研究中心（FZJ）的超级计算中心。

由于许多量子公司仍处于研发阶段，D-Wave的商业业务在去年第三季度的收入同比翻倍，从2024年的180万美元增长到2025年的370万美元。成交预订量也增长了80%，第三季度达到240万美元，较前一年的130万美元大幅提升。

尽管如此，D-Wave高管们仍在推进其双平台战略，不仅提供退火系统，还利用超导方式实现门极模型量子计算机，这一技术包括IT巨头IBM、谷歌以及Rigetti、IonQ和SpinQ等纯厂商正在推进。

D-Wave本周在推进其门模型量子雄心方面迈出了两项重要步骤，首席执行官Alan Baratz表示，这将意味着公司“能够将一台规模化、错误更正、超导门模型量子计算机推向市场，领先于任何其他公司。这是一个非常强烈的声明，但我们坚信这一点。”

该公司今天表示，将花费5.5亿美元——其中3亿美元为D-Wave普通股，2.5亿美元为现金——收购初创公司Quantum Circuits，该公司十多年前从耶鲁大学分拆出来，专门制造纠错超导量子比特。量子电路采用了所谓的“双轨”技术，内置了纠错功能，不仅提升了量子比特的质量，还意味着创建逻辑量子比特所需的物理量子比特数量更少。

纠错是实现容错、可扩展量子计算的重要障碍。量子比特非常脆弱，容易失去量子态，这一过程称为退相干。它们可能被环境中的各种扰动破坏，从温度、振动到声音和流散颗粒。这些都可能导致计算过程中的错误，使得可靠的量子系统变得不可能。

“纠错背后的理念是，你可以复制编码一个信息所需的物理量子比特数量，但随着增加冗余，错误会呈指数级减少，”量子电路联合创始人兼首席科学家罗布·舍尔科夫在宣布该交易的媒体发布会上说。

双轨架构允许在纠错中添加额外信息。随着逻辑量子比特的构建，这些错误的抑制速度将比其他超导系统或其他平台更快，Schoelkopf说。

“量子比特由单个微波光子编码，该光子被两个超导腔或谐振腔共享，”他说。“这赋予了我们量子比特通常的能力——零和一以及叠加态——但同时也赋予了我们第三种状态，可以检测光子何时丢失。这意味着这个双轨量子比特内置了纠错功能。这是一项独特的功能。…这意味着我们可以先将双轨量子比特本身作为物理量子比特使用，利用错误检测获得......这种精确度通常只与[被困离子]阱量子计算机相关，但速度快了千倍，且具备超导平台的可扩展性。”

D-Wave的Baratz表示，量子电路的双轨技术“正在从根本上改变我们对纠错的思考和追求，一方面它使我们能够将错误检测作为量子算法开发的一部分，另一方面，它将使我们能够用更少的物理量子比特数量纠正量子系统。”

首席执行官表示，D-Wave将将Quantum Circuits并入其业务，但会加入Quantum Circuits团队，其工作将继续在康涅狄格州纽黑文的工厂进行，D-Wave将增加更多人员并提升实验室水平。

Schoelkopf开发了双轨和跨蒙量子比技术——一种跨蒙超导量子比特本质上存储最低能级0和1的量子数据——他表示，Quantum Circuits已有alpha用户使用其17量子比特双轨transmon系统“Seeker”，该系统将于今年全面推出，同时还将配备用于开发量子算法的软件工具包。

明年将推出一个49量子比特的双轨系统，配备双轨求解器，基于D-Wave的Advantage平台。一套181量子比特的双轨系统将在2028年问世，未来将扩展到多达1000个量子比特。

在开发超导量子计算机的工作中，D-Wave花更多时间开发先进的低温封装，以帮助超导和退火系统扩展，而非纠错。公司去年七月公布了围绕低温包装的开发项目，作为其双平台战略的关键组成部分。

高级低温控制

在宣布收购量子电路的前一天，D-Wave表示，他们拥有一种工艺，允许对量子比特进行片上低温控制，并实现多路复用数模转换器（DAC），以减少与量子比特通信所需的偏置线数量——只需200根线即可控制数万个量子比特和耦合器——这是一种将量子处理器与控制芯片叠加的碰撞键。

D-Wave的Lanting表示，这一开发将有助于推动量子系统的更高可扩展性。超导量子系统的一个因素是量子比特需要在极低环境中运行。连接和与量子比特通信所需的导线越多，产生的热量就越多。采用D-Wave工艺，每个量子处理单元（QPU）所需的导线较少。

兰廷表示，D-Wave的退火量子系统已经包含了能够仅用几百条控制线控制数万个设备的工艺。

“我们已经将为退火架构构建的所有可扩展量子比特控制系统进行了调整，能够用同样的技术控制我们的门模型量子比特，”他说。“对于我们的退火处理器来说，DAC是内置在处理器结构中的。对于我们的栅模型系统，我们采用了DAC芯片，然后利用超导碰撞键技术将其与高性能量子比特芯片互联。一切都处于低温阶段，但这种局部低温控制正是让你减少低温机壳内控制设备所需的管线数量的关键。”

这将为量子系统发展到需要支持百万个量子比特所需的可扩展性提供支持。

兰廷指出，D-Wave在创新方面所做的许多投资将惠及其退火平台和门模型的目标，并指出低温封装工作。他估计公司60%的专利组合涵盖了这两种架构。

“我们已经能够将大量投资用于我们的门模型架构，”他说。“基础技术非常相似，因此必须进行调整以控制门型设备。”

双平台优势

高管表示，退火与门模型量子技术的结合将使D-Wave在竞争中占据优势。退火系统在某些工作上表现尤为出色，而在其他领域——如量子化学或高性能材料仿真——门模型量子计算机运行更优。然而，巴拉茨和兰廷都表示，当他们审视包含多种模态的量子景观时，他们相信超导量子比特最终将成为首选的门模型。

兰廷说，超导有两个关键优势。第一个是速度，其中超导速度比被困离子或中性原子快多达1000倍。

“第二个原因是，我们基本上是在利用制造基础、制造技术以及为生产半导体世界而建立的封装技术：CMOS芯片、中央处理器、GPU。”他说。所有这些惊人的能力爆发都基于光石刻图形工艺和封装工艺，我们可以利用这些技术来实现超导技术。”