2025年突破1000量子比特，Rigetti公布新的量子计算路线图

光子盒研究院出品

在上周的投资者日活动中，Rigetti Computing描述了一份详细的产品路线图——涵盖了企业活动的各个方面[1]；并宣布了新的合作伙伴关系，这将帮助他们实现“量子优势”的目标。

“作为量子领域的开拓者，Rigetti致力于大规模提供性能，目标是成为行业标准，”公司创始人兼首席执行官Chad Rigetti说[2]:“我们正在对量子硬件、软件和合作伙伴进行战略投资，我们相信这将使我们能够朝着量子优势迈进。”

“此外，我们宣布几个重要的合作伙伴关系，其中，包括与Bluefors合作开发新的模块化稀释制冷机，以支持我们计划的336量子比特、1000+量子比特和4000+量子比特的量子处理单元。除此之外，我们也在微软的Azure Quantum上公开了当前的80Q Aspen-M-2和40Q Aspen-11系统。加上亚马逊Braket，Rigetti量子计算机现在可以在世界上最大的两个公共云平台上使用。”

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大规模性能提升：2025年突破1000量子比特

1）再次更新硬件路线图

Rigetti计算路线图

2022年5月，Rigetti对QPU路线图进行了简要描述，现在，他们又提供了一些关于路线图的额外信息。在量子比特数量方面，他们的下一个处理器——代号为Ankaa，将在一个芯片中拥有84个量子比特，预计在2023年初上市。该芯片将使用他们的第四代架构，该架构使用可调谐耦合器和方格拓扑结构，与第三代QPU相比，在门的保真度和量子比特的连接性方面将有重大改进。可调谐耦合器将使相邻的量子比特之间有更好的隔离，也将使Rigetti能够改善处理器的门延迟；可调谐耦合器首先由谷歌在其Sycamore处理器中展示。Rigetti公司表示，它的目标是用这种新的处理器实现99.5%、或更好的门保真度，这将是一个重大的改进。

新的方格架构将提高平均量子比特的连通性，并允许每个量子比特与4个相邻的量子比特相互作用，比目前Rigetti第三代架构中的2或3个量子比特有所改进。这将使在处理器中嵌入特定的量子程序更加容易，并减少移动量子比特信息所需的SWAP门的数量。它还可能使各种纠错码更容易实现：例如表面码，它在方格拓扑结构下将工作得更好。

在推出84量子比特处理器后，Rigetti计划在2023年晚些时候推出336量子比特处理器，代号为Lyra。Lyra将由四个Ankaa芯片组成：它们将被组装在一个载体衬底上。这项技术将利用Rigetti长期以来一直在研究的关键技术：该技术允许纠缠的量子比特信息在芯片之间交换，与同一芯片上的不同量子比特之间的连接相比，在速度或保真度方面没有损失。

在推出336量子比特的Lyra之后，他们正计划在约2025年推出1000+量子比特的QPU，在约2027年推出4000+量子比特的QPU。

这两个QPU由多个84量子比特芯片组成，但他们将在载体衬底上组装更多的芯片，或将达到几十个；为了实现更高的量子比特数量，4000+QPU将会利用多个制冷机，这很可能是一种分布式量子计算机。这与IBM有所不同，IBM已经为4000+量子比特开发了世界上最大的稀释制冷机“Goldeneye”。

尽管Rigetti预计在此期间不会增加Ankaa芯片上的量子比特数量，但他们很可能会在随后的修订中继续完善它，以便在门保真度、相干时间和其他参数方面提供持续改进。他们还需要实现更大的稀释制冷机，改进flex I/O，并为这些更高的容量提供下一代控制系统。

2）扩建自己的晶圆厂

Rigetti公司的制造策略与其他大多数量子创业公司的竞争对手大不相同。从他们的早期开始，他们决定获得自己的晶圆厂来制造芯片，而不是利用大学的无尘室或试图与像GlobalFoundries这样的大型半导体代工厂合作。为此，他们于2017年5月在弗里蒙特开设了自己的制造工厂，称为Fab-1。使用他们的工厂，能够在5-15周内完成设计；而如果他们使用外部半导体代工厂，估计需要22-40多周。

最近，Rigetti公司不仅为自己制造器件，而且还为费米实验室、美国空军研究实验室(AFRL)和普渡大学制造器件。他们这样做的主要目的不是通过作为代工厂获得大量的新收入，而是从他们的组织中获得工程反馈，这将有助于他们自己的处理和处理器的开发。Rigetti是费米实验室领导的超导量子材料和系统中心(SQMS)的主要商业合作伙伴。

为了提高Fab-1的产能，Rigetti在2022年年初开始了Fab-1的扩建项目：增加5000平方英尺的面积，这将使其规模几乎翻倍。该公司预计该项目将于2022年底完成，这将使他们能够处理开发上述大型QPU所需的更大体积的晶圆。

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全新合作伙伴关系

1）与Bluefors的合作

更大的多芯片处理器将需要更大的稀释制冷机，具有更强的冷却能力和模块化设计，以促进多制冷机的实施。为了实现这一目标，Rigetti与Bluefors公司建立了合作关系，开发一种名为KIDE的新制冷机设计。IBM Quantum System Two也采用了KIDE制冷机。该公司预计在2023年初收到KIDE的第一个原型，随后在2023年底交付，以支持Lyra的336量子比特多芯片设计。

Bluefors KIDE的稀释制冷机模型

2）与是德科技合作开发错误缓解工具

实现量子优势的一个重要要求是提供具尽可能低错误率的处理器。尽管这与芯片层面的硬件架构，和实现、控制电子电路有很大关系，但软件也可以发挥很大作用。2021年5月，是德科技收购了一家名为Quantum Benchmark的加拿大创业公司，该公司开发了错误缓解软件——True-Q。作为投资者日公告的一部分，Rigetti宣布他们将把True-Q软件整合到他们的QCS平台：他们将为用户提供这种错误缓解能力，作为一种内置功能。

3）与Ampere和英伟达的合作

Rigetti公司也是经典/量子混合处理的早期倡导者，为困难的计算问题提供有效的解决方案。2022年2月，他们宣布与经典微处理器创业公司Ampere合作，将Ampere的极高性能芯片整合到QCS中：这些Ampere处理器应该为算法的经典部分提供比任何其他使用更传统的微处理器芯片的公司更高的性能，并为Rigetti公司使用其QCS的最终用户提供优势，加快整体运行时间。Rigetti公司现在已经开始与英伟达公司的另一项计划，为气候建模应用开发一个混合GPU-QPU工作流程；目标是在高性能混合工作流程中应用量子机器学习技术，并在Rigetti最近的天气建模应用研究的基础上进行。

参考链接：

[1]https://quantumcomputingreport.com/rigetti-announces-detailed-product-roadmap-and-new-partnerships/#

[2]https://www.globenewswire.com/news-release/2022/09/16/2517634/0/en/Rigetti-Announces-New-Partnerships-Provides-Business-Updates-at-Inaugural-Investor-Day.html

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