Rigetti Computing，从黑马成长为量子计算巨头

光子盒研究院出品

导读：本周，量子计算公司Rigetti Computing宣布完成了7900万美元的新一轮融资。投资方包括Bessemer Venture Partners、Franklin Templeton等著名投资机构。今年3月该公司公开的7100万美元融资包含在这一轮融资中。截至目前，Rigetti累计融资近2亿美元，成立7年已经从黑马成长为量子计算巨头。

2013年，34岁的前IBM员工Chad Rigetti单枪匹马创办Rigetti Computing公司时，恐怕不会想到Rigetti会在今天成为与IBM、谷歌齐名的量子计算硬件公司。

Rigetti Computing是一家总部位于加州伯克利的全栈（Full-Stack）量子计算公司。拥有设计量子处理器（QPU）、控制系统的能力，同时提供量子计算云服务，并开发量子计算编程工具。通过收购量子软件公司QxBranch，在软件开发、算法等领域有了长足进步。

Rigetti的一大优势是，他们位于加州弗里蒙特的晶圆厂（代号“Fab-1”）是美国唯一一个专门的量子集成电路铸造厂。

虽然不像科技巨头们动辄几亿美元的投入，但是Rigetti至今已经融资近2亿美元，在初创公司中仅次于1999年成立的D-Wave，据Quantumcomputingreport网站统计，Rigetti拥有最多的投资者。

Rigetti最新的QPU是2020年5月20日部署的Aspen-8，拥有31个量子比特，单量子位门操作保真度99.79%，双量子位门操作保真度95.66%。下一步，Rigetti计划发布一台128量子位的量子计算机。如果成功，它有望成为世界上最强的量子计算机。

Chad Rigetti曾说，相对于其他航空母舰级别的竞争对手，他们很弱小，但这恰好是他们的优势。“我们是一个拥有紧急但是很清晰目标的初创公司，我们全力以赴，这是很多巨头公司难以匹配的。例如谷歌是在开拓一条新的产品线，而我们是在寻找一个目标！”

资本市场的宠儿

在农场长大的Chad Rigetti本科就读于里贾纳大学物理系，他学习量子力学的时候遇到了很多麻烦。同时，他对一门计算机科学课程很感兴趣，特别是计算机如何存储、处理和呈现信息。当他开始掌握量子物理学时，他把这两件事结合在一起。

后来，Chad找到了耶鲁大学的Michel Deveret教授，当时Deveret团队正在硅芯片上建造超导电路。他成功地申请了Deveret的博士生。

在创立Rigetti Computing之前，Chad在IBM量子计算小组担任了近三年的研究员。

到了2013年，他已经意识到量子计算具备了商业化前景，于是决定离开IBM，自行创业。当时他得到了美国著名创业孵化器Y Combinator的支持。

创业之初的Chad Rigetti

刚成立时，Rigetti Computing在伯克利只有一间小办公室，员工不足10人，主要来自IBM和耶鲁大学。第一年，Rigetti获得了一些基于模拟测试的早期成果，他们能够使用Ansys仿真软件快速测试变化，而不必每次迭代都构建新的电路。

2014年4月，Rigetti成功赢得了AME Cloud Ventures、Morado Ventures、Susa Ventures和Tim Draper等机构的250万美元的种子轮融资，投后估值1200万美元。他们想用这笔钱招一些人，并且只要“所有和量子计算有一定相关度的学科内的博士中，最顶尖的1%到2%的科学家。”

他们把Rigetti在伯克利的小办公室变成了一个灵活的量子计算实验室。希望在18个月内生产出靠谱的产品，三年内能制造1024位量子比特的量子计算机，五年内他们的成果将会比当时世界上最强大的超级计算机——泰坦或者天河还要快10倍。

Rigetti在量子计算领域的野心，是众多投资者看中这家公司的原因。2015年8月Rigetti完成天使轮融资，获得资金220万美元，投资方为Acequia Capital。

种子轮之后，Rigetti承诺在18个月内生产出靠谱的产品，他们做到了！根据《麻省科技评论》在2016年3月的报道，Rigetti Computing已经制造了有3个量子比特的超导量子计算芯片。两年时间，Rigetti赶上了制造量子比特15年的IBM。

Rigetti公司3量子位超导芯片

Rigetti公司在量子计算领域展示出的能力，吸引越来越多投资者关注，如愿在2016年初完成A轮融资，投资方分别来自Andreessen Horowitz、Sutter Hill Ventures和Susa Ventures。融资完成后，Rigetti Computing估值逾1亿美元。

他们计划在2017年做出产品原型，并确定了他们的终极目标——搭建一个基于量子计算机的云计算平台，超导芯片的使用就可以按需付费，降低使用成本。

在实现这个目标之前，Rigetti Computing完成了4000万美元的B轮融资，其中AME Cloud Ventures和Andreessen Horowitz多轮投资这家公司，另外更是吸引来了孵化出Rigetti的Y Combinator。融资完成后，Rigetti Computing估值接近2亿美元。

截至2017年，Rigetti Computing累计融资近7000万美元，他们继续招兵买马，当时已有80多名员工，并在弗里蒙特建了一个量子芯片制造厂Fab-1，这是美国唯一一个专门的量子集成电路铸造厂。2017年，Rigetti工厂开始制造量子芯片，量子比特数量增加到8个。

Rigetti公司8量子位超导芯片

同年6月，Rigetti Computing发布了他们的自有云平台Forest——世界上第一个混合经典计算和量子计算的全栈编程和执行环境。在这之前，只有IBM推出了5量子比特的量子计算云服务，谷歌的量子云在Rigetti之后推出，微软和亚马逊的量子云则要等到2019年底。

Forest平台支持开发者将自己的部分运算外包到量子芯片上。这种方式最大限度地利用了当前极为有限的量子计算资源，只将能够在量子设备上提速最多的部分计算分配到Rigetti的实验芯片上。很快，Rigetti在2017年11月完成了5000万美元的C轮融资。

在Forest的基础上，Rigetti Computing于2018年正式推出了量子云服务（QCS），通过QCS，Rigetti的量子计算机可以集成到任何公共、私有或混合云中。

硬件方面，Rigetti也在不断迭代，2017年、2018年的两款芯片Acorn、Agave的量子比特数量分别为19个和8个，单量子位门操作保真度在95%以上，但是双量子位门操作保真度较低。后来的Aspen-4和Aspen-7的量子比特数量分别为13个和28个，先后将单量子位门操作保真度提升至99%以上，双量子位门操作保真度提升至95%。

Rigetti最新的QPU是2020年5月20日部署的Aspen-8，拥有31个量子比特（本来是32个，损坏了1个），单量子位门操作保真度99.79%，双量子位门操作保真度95.66%。

作为一家初创公司，Rigetti已是科技巨头IBM、谷歌的重要对手，对资本的吸引力也越来越大。2020年3月2日，Rigetti宣布完成了7100万美元的D轮融资，由Bessemer Venture Partners领投，这笔资金将帮助Rigetti向128量子位超导量子计算机发起最后冲刺。

另外，Rigetti获得美国国防部高级研究计划局（DARPA）高达860万美元的资助，目标是确定使用NISQ设备的量子信息处理在解决现实世界的组合优化问题方面相比最著名的经典方法具有量子优势（Quantum Advantage）。

根据Crunchbase统计，Rigetti累计融资超1.9亿美元，在初创公司中仅次于1999年成立的D-Wave。据Quantumcomputingreport网站统计，Rigetti拥有最多的投资者，是近年来最炙手可热的量子计算公司。

100万美元的挑战

2018年9月7日，Rigetti Computing推出了Rigetti量子云服务（QCS），并发起了一个价值100万美元的挑战，对于第一个使用QCS来证明量子计算机能够实现“量子优势”的人或团队，将获得100万美元的奖金。这个挑战的底气来自Rigetti对QCS的绝对信心。

最近几年发展出来的算法类型，最有可能应用到量子优势领域，都需要量子系统和经典计算堆栈之间非常紧密的集成，比如在优化、机器学习、量子化学等领域。

不过，以往所有的产品包括Rigetti的和IBM的在经典部分和量子部分之间有着非常松散的联系。实际上有一个应用程序编程接口（API）将两者分开。

在进行实验时，研究人员用混合量子算法为自己的经典计算机编程，然后使用API调用云中的量子计算机进行特定的计算。然后将结果返回经典计算机中。这意味着，当你想运行某种涉及经典和量子集成的算法时，将造成延迟问题，降低算法的性能。

QCS通过一个数据中心来解决这个问题，这个数据中心包含量子计算机和经典计算机，并在系统中进行优化，以运行整个混合算法。Rigetti致力于通过QCS将延迟降低20-50倍。

当时Rigetti产品主管Will Zeng在接受采访时说，他们将推出一款QCS芯片，“你会看到16量子比特的布局，然后将其平铺到两个芯片上，达到32个量子比特。”这款芯片也就是目前的Aspen-8。

Chad Rigetti表示，量子优势将是量子计算的莱特兄弟时刻。它将证明市场的可行性，并推动量子计算的生态系统发展。谷歌在2019年10月宣布“量子霸权”时，Chad就表现得异常兴奋，“谷歌的成果不仅对谷歌，对整个科学界而言都是一项重大成就。”

他提出量子计算有三个阶段。第一个阶段，建造一个可编程的量子计算机，现已证明是可以做到的。我们现在处于第二阶段，早期市场阶段。量子计算机能够解决经典计算机不能解决的问题，也就是量子优势的定义。未来我们将进入第三阶段，量子计算的成长阶段。这将由基于量子优势的新市场和领域的发展来定义。

Rigetti发起100万美元挑战的同时，还宣布计划在未来12个月内基于一种新的芯片架构制造一台128量子位计算机。他们已经制造了128量子比特的处理芯片，并正在努力将所有的部件组合在一起。

可扩展的Aspen芯片结构： 一个量子位与其三个最邻近量子位之间的直接耦合；通过频率调制（参数）控制方式驱动的纠缠门；通过有源寄存器重置进行快速采样。

Will Zeng说：“我们相信，我们的128量子位处理器将有足够的量子内存大小，可以登上平板，努力朝着量子优势迈进。但我们需要在算法上不断改进。要真正找到量子优势，我们可能还很远。在未来五年，这仍然是该行业的主要追求。”

Rigetti量子计算机

略显遗憾的是，Rigetti的百万美元奖金至今也不知花落谁家，128-qubit量子计算机似乎也没有下文。或许Rigetti公司正在努力之中，要知道谷歌原本计划在2018年实现“量子霸权”，最终整整推迟了一年。

在升级硬件的同时，Rigetti也注重补齐自己在软件方面的短板，与多家量子软件初创公司合作推出开发者工具和应用程序，组成了一个类似IBM Q Network的小型联盟。

Rigetti开发了量子计算编程语言PyQuil，让开发人员使用Python编写量子算法，再将其翻译成Quil，可以实现量子线路的计算模拟、含噪声的量子逻辑门计算模拟，量子芯片的云端运行等功能。

有着充足资金的Rigetti于2019年7月宣布收购澳大利亚的量子软件公司QxBranch。目前QxBranch团队已经在与澳洲联邦银行（CBA）和UBS等公司合作开发应用程序。这为Rigetti的硬件业务增加了软件方面的内容。

2019年12月，科技巨头亚马逊旗下子公司AWS（Amazon Web Services, Inc.）宣布了一项量子计算服务Braket，为开发者和研究人员提供了一种改进量子电路的方法。

因为构建量子计算机是一件特别困难的工程，亚马逊决定跳过这一步，它选择包括Rigetti在内的三家拥有量子计算机的公司合作，另外两家是D-Wave、IonQ。

Rigetti的全栈战略

截至目前，Rigetti是唯一一家为混合经典/量子计算部署全栈解决方案的公司，拥有包括科学家、工程师在内的147位员工。客户通过Forest云平台连接Rigetti一个19量子位的量子计算机，第一批商业应用已在探索之中。

Rigetti的“全栈”体现在哪？他们拥有设计量子处理器（QPU）、控制系统的能力，同时提供量子计算云服务，并开发量子计算编程工具。通过收购QxBranch提高Rigetti在软件开发、算法方面的能力。还有一些面向终端的应用程序。

Rigetti Computing的完整堆栈

目前，量子计算领域的多数初创企业倾向于专注于技术挑战的某个特定方面，或在量子技术堆栈的一个层面上运作，将端到端量子计算的研发留给科技巨头。只有Rigetti致力于开发基于超导量子技术的完整量子计算堆栈，与谷歌、IBM和英特尔等公司展开正面竞争。

Rigetti认为，初创公司在全栈战略方面有优势，因为他们天生就是为了在设计-建造-测试之间进行快速迭代和闭环反馈，而设计-建造-测试是跨专业知识的，但这些专业又是分散在各个部门的。相比科技巨头，Rigetti更容易做到这一点。

Rigetti正极力推动量子计算的商业应用。Rigetti专注于模拟、优化和机器学习应用，为金融、保险、医药、政府、国防和能源领域的客户提供定制软件和全栈量子计算解决方案。

Rigetti尤为仰仗QxBranch。QxBranch一直致力于开发软件、分析功能和用户界面，使企业能够使用这些软件、分析功能和用户界面来操作这些机器。在Rigetti的硬件研发部，QxBranch围绕客户如何使用量子硬件技术建立了合作业务。

Qxbranch与澳洲联邦银行（CBA）合作多年，2017年4月，该公司透露，已经为银行开发了一个量子计算模拟器，该模拟器可以在云计算或高性能硬件基础设施上运行。

CBA战略、转型和新兴技术总经理Samantha Lawson表示: “ CBA正在投资量子计算机用例的探索，以确保我们能够第一时间看到量子计算机应用于金融服务业的潜力。”

Rigetti Computing的量子应用首席研究员David Garvin（QxBranch前高管）曾是CBA定量研究小组的负责人，并参与了量子计算的早期实验，他说在金融领域有三种潜在的应用。首先是投资组合的优化，其次是使用蒙特卡罗算法来管理和定价风险，并对资产进行估价，最后是提高机器学习能力。

目前一些公司已经愿意为Rigetti的量子硬件付费，比如位于多伦多的一家生产柔性计算机显示器的公司OTI Lumionics Inc.在云端对Rigetti的量子硬件进行实验。OTI Lumionics正在利用一台Rigetti量子计算机研究屏幕用有机发光二极管的新形式。还有一家合作伙伴ProteinQure希望利用Rigetti的机器构建世界上第一个蛋白质折叠量子应用程序。

Chad Rigetti和他的量子计算机

虽然Rigetti拒绝透露它有多少客户，也没有透露这些业务产生了多少收入。但这并不妨碍Rigetti从一匹黑马成长为量子计算领域的巨头。

2017年，Rigetti被麻省理工学院《技术评论》评为2017年50家最聪明公司之一，并被X-Prize创始人Peter Diamandis评为量子计算领域的领军企业之一。2019年7月Rigetti被世界经济论坛评为技术先锋。

能够被世界经济论坛评为技术先锋，Chad Rigetti表示非常荣幸：“这进一步证实了我们在先进计算领域的领导作用，并认识到量子计算可以对人类产生巨大的积极影响。我们相信量子计算可以帮助解决能源、医药、食品生产和经济发展方面的紧迫挑战。”

Rigetti Computing有着明确的目标，那就是朝着128量子比特的方向发展。如果成功，它有望成为世界上最强的量子计算机。

通用量子计算机的演进

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1930年秋，第六届索尔维会议在布鲁塞尔召开。早有准备的爱因斯坦在会上向玻尔提出了他的著名的思想实验——“光子盒”，公众号名称正源于此。