ColdQuanta获1.1亿美元的B轮融资，冷原子量子计算的鼻祖

光子盒研究院出品

11月1日，ColdQuanta宣布获得1.1亿美元的B轮融资[1]，以继续商业化公司的产品组合，包括量子计算、量子算法和应用、原子钟、传感器和组件。至今，ColdQuanta累计融资约1.9亿美元。

在达拉斯的投资公司LCP Quantum的带领下，投资者包括In-Q-Tel、Sumitomo Corporation of Americas、Breakthrough Victoria、BOKA Group Holdings I LP等。现有投资者的参与度也很高，包括Foundry Group、Global Frontier Investments和Maverick Ventures。

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投资客户广泛认可：持续创新，搭建量子生态系统

作为ColdQuanta的投资者，摩托罗拉前董事长兼首席执行官Christopher Galvin已加入ColdQuanta董事会。“ColdQuanta的核心技术在量子技术领域有广泛的应用。他们不仅仅是在解决量子计算问题，他们还在开发下一代原子钟和射频（RF）技术方面推进量子技术，这比传统的基于天线的接收器具有显著优势。量子射频传感器将是通信领域的一项变革性技术，而ColdQuanta正在引领这一方向。”

Breakthrough Victoria参与了本轮融资，金额为2900万澳元，帮助在斯威本科技大学总部建立一个亚太量子计算和技术设施，称为ColdQuanta-斯威本量子技术中心。

ColdQuanta首席执行官Scott Faris表示：“量子生态系统正在经历一个全球性的创新浪潮，我们的市场领导地位得到世界各地投资者的认可，验证了我们的独特方法。客户已经在采用ColdQuanta的量子射频传感器、量子原子钟和量子软件。这些都是量子产业的关键构件，将推动今天的社会产生重大影响，同时我们努力实现量子计算在未来带来的巨大收益。”

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最早研究冷原子量子技术的团队

1995年，科罗拉多大学博尔德分校的Eric Cornell和Carl Wieman使用气态的铷原子在170nK的低温下首次获得了玻色-爱因斯坦凝聚态：他们因此获得了2001年诺贝尔物理学奖。在这一基础上，Dana Anderson与该校诺贝尔奖获得者Cornell和Weiman以及ColdQuanta联合创始人Theodor Hänsch合作研究冷原子技术，发现其潜力巨大，并于2007年创立了ColdQuanta。

从左至右：玻色-爱因斯坦凝聚的过程

经过十多年发展，ColdQuanta推出了独特的Quantum Core™技术，利用激光将原子冷却到接近绝对零度的深冷温度，会产生玻色-爱因斯坦凝聚态，相当于一团原子云，对这些超冷原子的控制（单独或作为一团云）可以实现从原子计时到量子逻辑的一切。

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冷原子量子计算机的实现

公司成立的前11年，ColdQuanta还没有一笔融资。但2018年的两项重要研究开始引起资本市场和美国政府的注意。

2018年9月20日发表在《物理评论快报》上的一篇论文中，哈佛大学物理学家Mikhail Lukin团队通过设计更高质量的激光器，能够在97%的时间内准确地对双铷原子逻辑门进行编程。这使得该方法更接近超导量子比特的性能，其保真度已经达到99%以上。

2018年9月5日发表在《自然》杂志上的一篇论文中，巴黎查尔斯·法布里实验室的Antoine Browaeys和他的同事展示了对72个原子的三维阵列前所未有的控制水平。为了展示他们的控制力，他们甚至把原子排列成埃菲尔铁塔的形状。他们利用三维空间可以将更多的量子比特压缩到一个小空间中。

虽然中性原子缺乏电荷，并且不情愿地与其他原子相互作用，它们似乎制造出了很差的量子比特。但是通过使用特殊的定时激光脉冲，物理学家可以激发原子最外层的电子，并将它从原子核中移走，使原子膨胀到其正常大小的几十亿倍。这就是所谓的里德堡态。

物理学家可以利用这种行为来制造纠缠。如果两个相邻的原子被激发成叠加态，那么这两个原子部分处于里德堡态，部分处于基态，测量将使原子坍缩成一个或另一个状态。但是因为只有一个原子可以处于里德堡态，所以原子是纠缠的，一个原子的状态取决于另一个原子的状态。中性原子一旦纠缠在一起，就具有一些固有的优势。首先原子不需要质量控制，因为它们在定义上是相同的。它们比硅基量子比特小得多，这意味着，理论上更多的量子比特可以装进一个小空间。该系统在室温下工作，不像超导量子比特需要放在一个巨大的制冷机里。最后，由于中性原子不易相互作用，它们对外界噪音更具免疫力，可以在相对较长的时间内保持量子信息。

ColdQuanta冷原子量子计算机的核心部分是一种由玻璃制成的真空室，内置一个棋盘式的铯原子阵列，每个铯原子都充当一个独立的量子比特。

ColdQuanta的冷原子Quantum Core™技术使用激光将原子冷却到接近绝对零度，并且能够以可扩展的方式使用单个原子作为量子比特，所有这些都不需要低温制冷设备。

与超导电路、离子阱、光子和其他量子比特相比，ColdQuanta的方法具有以下优势：

• 量子比特都是相同元素的原子，因此完全相同，所以不存在制造缺陷。
• 量子比特被冷却到绝对零度以上百万分之一度，这比其他技术要冷得多。量子效应通常在较冷的温度下运行得更好、更长，从而允许更长和更复杂的计算。
• 二维冷原子阵列的规模从数十个量子比特扩展到数千个，能够进行更大的计算来解决实际问题。DARPA的ONISQ项目已经授予ColdQuanta，该项目要求研发一个能演示运行美国国防部应用程序系统的1000多个量子比特系统。
• 量子“门”可以使相隔很远的量子比特发生纠缠，允许在同一个量子比特阵列上有更大的逻辑线路。这将允许在单位时间内通过更先进的量子比特连接完成更多的计算工作。
• 先进的真空电池技术消除了对低温的需求。
• 该计算平台是动态可重构的，缩短了开发周期，加快了系统改进速度。

2022年4月，在论文《中性原子量子计算机上的多量子比特纠缠和算法》[2]中，威斯康星大学麦迪逊分校物理系教授、ColdQuanta首席量子信息科学家Mark Saffman带领团队第一次在可编程门模型中性原子量子计算机上演示量子算法。

本次工作中，该计算机的架构基于单个原子的独立寻址，使用紧密聚焦的光束扫描二维量子比特阵列。该团队实现了6个量子比特的纠缠Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)态的制备，化学问题的量子相位估计，以及最大割图问题的量子近似优化算法(QAOA)。

Saffman表示:“制造有用的量子计算机是一场竞赛，为此正在开发几种不同的方法，中性原子量子比特是正在积极开发的五种方法之一，本文首次展示了使用中性原子量子比特运行量子线路和量子算法的能力。”

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ColdQuanta的商业历程

2020年4月，美国国防高级研究计划局（DARPA）选择ColdQuanta开发一个可扩展的基于冷原子的量子计算硬件和软件平台，可以在现实世界问题上展示量子优势。这项工作由ColdQuanta首席科学家Mark Saffman领导。

同时，ColdQuanta向威斯康星大学麦迪逊分校提供赞助，以加速超冷中性原子量子计算机的商业化。该校独特的量子计算机架构，使他们能够快速地将量子比特的数量扩展到商业上可行的规模，具有良好的保真度和高度的互连性。

2020年11月，ColdQuanta预演了其基于Quantum Core™的量子计算技术，激光和其他光子技术将原子冷却到绝对零度以上百万分之一度，然后初始化量子比特并编排计算，最后拍摄并分析了量子比特阵列的最终状态。这为下一步的商业化做好了准备。

2021年5月，ColdQuanta宣布加入IBM Quantum Network。此外，ColdQuanta还将与IBM开源软件开发工具包(SDK)Qiskit整合。客户可以对ColdQuanta开创性的量子计算机Hilbert进行程序的优化，两家公司将寻求共同发展的机会，从而加速采用量子技术。

2021年底，ColdQuanta宣布推出100+比特的量子计算机——Hilbert。Hilbert的工作流程是：先是利用852894 nm激光将铯原子冷却，然后通过825 nm激光继续冷却形成单原子阵列，最后利用1064 nm激光进行重新排列，形成11×11阵列。总计121个原子充当量子比特。接下来，利用光泵浦将量子比特状态初始化，然后进行单比特或双比特门运算（使用激光和微波），最后通过激光相机测量结果。

Hilbert的工作流程

Hilbert量子处理器效果图与实物图

2021年12月，ColdQuanta再次布局云平台：它将把即将推出的量子计算机Hilbert先提供给Strangeworks后台通行证(Backstage Pass)的成员，随后再全面开放。Strangeworks是一个支持量子的平台即服务(PaaS)，旨在帮助各领域专家为他们的问题提供量子解决方案。后台通行证是Strangeworks今年推出的计划，将提供一系列早期或有限制访问的通行证，可通过云访问包括IBM Q在内的所有量子计算机。

2022年1月，ColdQuanta和Classiq宣布建立合作伙伴关系，为那些渴望量子计算解决其最紧迫问题的公司和研究人员提供100量子比特的量子电路。此次合作结合了两个行业领先平台的强大力量：ColdQuanta的冷原子量子计算机和Classiq的量子算法设计软件。其中，ColdQuanta的Hilbert量子计算机将为公司和研究人员提供模拟和执行100量子比特的量子电路的机会，未来甚至会有更大的模型问世。

2022年5月11日，ColdQuanta通过收购量子算法和应用公司Super.tech，改变了公司的软件能力。作为收购的结果，除了阿贡国家实验室、伯克利先进量子试验台（AQT）、EPiQC和Q-NEXT之外，著名的金融公司和国家能源公司也在利用Super.tech的软件来加速今天NISQ时代设备的价值。

关于未来，ColdQuanta表示，他们将在未来三年内构建一个拥有1000+量子比特（35×35阵列）的版本，不断增强连通性和保真度，并逐步实现小型化。“ColdQuanta将致力于更快、更高效地解决重要的客户计算问题，例如金融服务、物流和制药(药物发现)以及量子计算即云服务(QCaaS)的交付。”

参考链接：

[1]https://www.prnewswire.com/news-releases/coldquanta-announces-110-million-series-b-to-continue-commercializing-quantum-technology-products-across-the-global-ecosystem-301664442.html

[2]https://www.nature.com/articles/s41586-022-04592-6

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