量子退火之王,反手甩出门模型路线图


就在6月1日,D-Wave,这家“量子退火”公司,反手扔出了一份雄心勃勃的门模型量子计算路线图。
比起IBM 2029年前建成全球首台容错量子计算机的目标,D-Wave的目标是要完成一个100个逻辑量子比特的系统,要成功运行100万次操作以上的计算,支持初期量子化学、量子人工智能应用的研究与应用。这一目标的关键节点是2032年。
从年初收购Quantum Circuits Inc.(QCI)开始,到前两周和美国商务部签下1亿美元资金的意向书,再加上今天抛出庞大而精确的门模型技术指标,D-Wave无疑是赚取了满满的关注。
那么,为什么以量子退火起家并称霸的老大哥,现在要倾注心血死磕门模型容错计算?

门模型路线图的硬核底牌
D-Wave刚公布出来的门模型路线图给自己定下非常具体的时间表,可以说相当激进,但是这也是硬科技的发展规律:
-2026年,提供一个具有17个物理量子比特的系统,这个系统的逻辑错误率比物理错误率低2倍。
-2027年,完成一个含有49个物理量子比特的系统,预计这个系统的错误率比物理错误率低20倍。
-2028年,完成一个含有181个物理量子比特的系统,预计这个系统的错误率会比物理错误率降低2000倍,这代表了可扩展的容错架构蓝图。
-2030年,完成一个含有10个逻辑量子比特的系统,能够运行首批容错算法。
-2032年,实现一个含有100个逻辑量子比特的系统,可以成功运行100多万次以上的运算,可以支持一些基础的量子化学和量子人工智能的应用。

当然,这份路线图的终极目标也是加速商业化容错量子计算的发展。
但是在量子计算界的一个共识就是,大家都卯着劲押“物理量子比特(Physical Qubits)”的数量,即便错误率不靠谱都如此。
但是D-Wave认为,商业化门模型量子计算的未来也不是仅倚靠物理量子比特的数量,而在于能够可靠地执行大规模计算来满足实际需要。
简单地说,商业门模型量子计算必须回归到大规模计算的可靠性上。
对此,D-Wave亮出了一套高度差异化且且可以信任的超导双轨架构。这一架构直接把错误检测嵌入到量子比特上,这样在单量子比特层面上就能将计算中的错误检测出来。
与其他许多不能检测量子比特错误的门模型硬件不同,D-Wave上的双轨量子比特旨在计算中检测90%左右的错误,减少了进行纠错所需要的物理量子比特数。
D-Wave还展示了在误差检测下的双量子比特保真度高达99.9%,这意味着物理上大约每1000个操作出错一次。
同时,在这次发布的路线图中,D-Wave还将Lambda值作为衡量自身的容错量子计算进展的一个标准,其目标是Lambda值达到10。
简单说一下,Lambda值表示随着纠错能力提高,量子计算机的出错率降低的速度。
到今天为止,整个量子计算产业的Lambda值大致等于2,也就是说纠错能力增加一个等级,可以将错误率降低一半左右。
而D-Wave的目标Lambda=10,它的含义是:纠错能力增加一个等级,错误率可以降低10倍。
此外,D-Wave这次的路线图也是基于超导技术的,它进行量子纠错的周期速度比中性原子、离子阱这样的系统快100-1000倍。
这说明什么?可能别的技术还在迈着小步在努力纠错的时候,D-Wave已经算一轮了。

退火老大哥为何要开辟通用门模型新路?
很多人要问,D-Wave做的是量子退火不是做得很牛吗?
全球唯一实现商业化生产规模的退火量子计算机的公司,洛克希德·马丁、谷歌甚至NASA都是D-Wave的客户,何必去搞门模型呢?

说实话,这个举动是基于底层技术逻辑的、跨越商用天花板的必然之举。D-Wave将其比喻为“双平台策略”。
事实上,量子退火技术就是一个解决“优化问题”的专用工具,D-Wave在物流排程、路径优化、材料模拟上确实强,就在最近,D-Wave Advantage2 系统的客户量在最近一年里大涨了314%。
但是,它是一种硬连线的算法,决定了它走不了通用逻辑运算,比如破解RSA加密,做复杂的量子化学模拟等等。
现在的AI大模型训练、新药研发中的分子动力学模拟,这些才是超级蓝海,而这些都需要门模型(Gate-Model)的量子计算机来实现。
这正是D-Wave从2021年开始低调复活门模型研发,并在此刻晒出路线图的原因。
其实D-Wave1999年创业时就是在做门模型的,后来才弄了量子退火。所以D-Wave这几年的“动作”,也可以算是回归初心。
另外,门模型的赛道也很火,已成为IBM、谷歌、Quantinuum等公司的战场,D-Wave如果还是在埋头搞量子退火的话,恐怕通用量子的话语权会逐步丧失了。

补齐技术拼图
如果继续追IBM做普通的Transmon(传输子)量子比特,那就永远只能做跟随者。但是,D-Wave现在敢按捺不住发布门模型路线图,表明D-Wave手里有几手好牌。
第一手好牌是,D-Wave公开了收购知名量子初创企业Quantum Circuits Inc.(QCI)的消息,总数5.5亿美元,并握有了双轨量子比特、高效量子纠错两大核心技术。
Quantum Circuits Inc.由耶鲁大学Robert Schoelkopf教授创立。他是发明transmon和双轨量子比特的人,是超导量子计算和实用纠错领域获奖的内行专家。近三十年来,Rob Schoelkopf博士和耶鲁的同事们取得了不少成果,为超导门模型技术奠定了基础。
他们都可以算是超导门模型纠错领域的顶尖团队。
这次收购是在2026年1月完成的。收购后,D-Wave可以迅速掌握门模型的关键的专利,基于此,规模化纠错系统的研发周期可以缩短大概3-5年,是实现路线图的关键技术。

D-Wave的第二个王牌是,首次展示可扩展的片上低温控制门模型的量子比特技术。
2026年1月,D-Wave首次完成片上低温控制门模型的量子比特技术验证,该成果验证了D-Wave为其商用退火量子处理单元(QPU)开发的片上低温控制技术同样适用于其门模型架构。
在D-Wave™退火机中,这一控制技术利用多路复用的数模转换器,单用200根偏置线控制上万个量子比特和耦合器。类似地,同样的控制技术还能在不牺牲量子比特保真度的情况下简化门模型布线复杂度,从而实现非常大规模、实用的门模型QPU。
此外,就在前两周,D-Wave官宣已经与美国商务部签订了总额1亿美元的意向书,这份资金将用来加速D-Wave退火、门模型量子计算技术的开发与扩展。
这份意向书也标志着美国政府对D-Wave退火和门模型量子计算技术及其对美国经济潜在影响的基本认可。
毕竟,量子计算不仅仅是商业角力,更是国运之争。
甚至D-Wave的CEO Alan Baratz博士也认为:“这不仅是D-Wave的变革时刻,也是量子计算和美国的转折点。”

风险依然存在
消息一出,D-Wave的股价盘前有一波小行情出现,但实际上背后还是有点儿隐患的。
第一,这是纯粹的资本消耗战。D-Wave一季报表明,即便收入有波动,但目前仍是在亏钱,要等到2032年,中间还得不断输血。
第二,技术兑现的风险。路线图再明了,看的是结果。量子计算这条路被“鸽”的案例太多了,D-Wave能够按期完成只是一次执行力的检验。
第三,对手竞争。至少在门模型里,IBM的路线图就已经算是遥遥领先了,IonQ等也在狂追。D-Wave靠双轨技术弯道超车成功的机会,还是要等其第一套门模型系统的实测数据出来时。
2032年,看着很遥远,弹指一挥间,我们要做的就是静候佳音。
[1]https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-charts-a-new-course-to-fault-tolerant-quantum-computing-with-gate-model-roadmap/
[2]https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-completes-acquisition-of-quantum-circuits/
[3]https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-demonstrates-first-scalable-on-chip-cryogenic-control-of-gate-model-qubits/
[4]https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-and-department-of-commerce-sign-letter-of-intent-for-100-million-in-chips-and-science-act-funding/
[5]https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-announces-advancements-in-annealing-and-gate-model-quantum-computing-technologies/





