D-Wave：商业量子计算时代已经到来

光子盒研究院

量子计算领域的早期先锋公司D-Wave最近再次强调，对于他们来说，商业量子计算时代已经到来。
该公司首席执行官艾伦·巴拉兹（Alan Baratz）在上周举办的首次“分析师日”活动上发表了讲话，详细介绍了公司在技术方面所取得的稳定进步。
在这次活动上发布的主要信息与巴拉兹去年一月在Qubit23会议上的声明相呼应，即D-Wave已经进入了商业运营阶段。
巴拉兹自信地指出：“在量子计算产业中，D-Wave具有无可比拟的独特地位。我们不仅是率先进入这一领域的公司，也是目前唯一一家专注于商业量子计算的企业。”
他补充道：“我们正处于一个重要的转折点，量子计算从研究实验室向实际生产业务支持过渡的阶段。在这方面，只有D-Wave可以自豪地宣称，因为我们是全球唯一一家拥有量子计算机、混合求解器和量子服务的公司，能够全面支持商业应用的生产需求。”

自1999年成立以来，D-Wave公司一直是量子计算领域的领军企业，尤其在推广一种特别的量子计算方式——量子退火（QA）。
D-Wave采用的量子退火方法与大部分量子计算开发者追求的基于门（gate-based）的方法大相径庭。
尽管该公司也在进行新型量子门的研发工作，但首席执行官艾伦·巴拉兹（Alan Baratz）认为，这些门模型系统离实际应用还有较长的路要走。
巴拉兹指出：“门模型系统要想在现实世界中解决问题，至少还需要七年的时间，因为目前还没有证据显示这种系统在不进行错误纠正的情况下能有效解决实际问题。”
D-Wave坚持其量子退火方法的最大赌注在于，该技术不需要像其他量子计算方法那样进行主动的错误纠正（EC），成为了目前唯一可行的量子解决方案。
量子退火已被证实在处理某些类型的问题，尤其是优化问题上，具有有效性。
在过去二十年间，D-Wave不断提升其设备的性能，包括相干时间和连接性。由于其系统不需要错误纠正，它们支持更高数量的量子比特。
目前，D-Wave已为多个应用领域开发了混合量子求解器，并表示正在针对一些长期存在的问题进行垂直集成工作。最值得一提的是，一些客户已在生产环境中至少部分使用其系统，并且公司正在积极推广这些技术的更广泛应用。
D-Wave也面临着不小的压力，尤其是来自金融市场的压力。2022年，该公司通过特殊目的收购公司（SPAC）在纽约证券交易所上市（代码：QBTS），但之后两次面临退市风险。


D-Wave的发展历程引人注目。
正如巴拉兹所言，这可能是量子退火技术崭露头角、成为主流的关键时刻，同时基于门的系统仍在持续发展，还是这背后还有更深层次的故事？
尽管会议上的许多内容在过去几年中已经为人所知，但这次“分析师日”活动旨在给听众留下深刻印象，它展示了D-Wave对当前形势的自我认识，以及公司在将QA技术的多个方面结合起来方面取得的进展。


让我们深入了解技术层面。
D-Wave系统的一个显著优势在于它不依赖主动错误纠正机制，因此能够支持较高数量的量子比特。
公司目前在使用的第一代Advantage系统拥有5000个量子比特，而它面临的技术挑战包括增加量子比特的连接性、延长相干时间以及引入错误纠正功能。
预计将于2023/24年投入使用的Advantage2系统，将配备7000个量子比特，大大超过大多数基于门的量子处理单元（QPU），这些通常仅有个位数到100左右的量子比特。
更多的量子比特和更强的连接性意味着可以将更大、更复杂的问题映射到处理器上，而更好的一致性则意味着可以获得更准确的解答。

在活动上，D-Wave宣布他们已成功校准了一个拥有1200多个量子比特的Advantage2原型，该原型将很快在公司的Leap实时量子云服务中推出（第一季度）。
公司相对较新的基于门的开发计划也在稳步推进。D-Wave选择使用通子量子比特，并最近报告称：“在二维电路几何中制造并测试了通子量子比特。我们测得的相干特性（弛豫时间超过100微秒）与当前最先进的此类量子比特相当。”

“此外，我们测得的通量铵有效温度为18毫开尔文，这是迄今为止科学文献中报道的超导量子比特中的最佳温度之一。”
Baratz表示，D-Wave已经能够利用为量子退火开发的许多技术来开展基于栅极的工作，例如，编程和读出能够实现比在边缘栅极模型系统上所显示的任何东西都快20倍的读出速度。
“他们都在使用一种叫做色散读出的技术，这种技术并不理想。我们已经开发出了更好的退火技术，而且直接适用于栅极，我们已经能够证明这一点。”
他说，下一步是将通子量子比特的灵活性和高相干性与我们开发的控制能力结合起来，构建一个逻辑门。
“我们已经为这些设计了掩模，接下来的步骤是制造和测试。”


将量子技术转化为实际的解决方案并部署到生产环境中，同时提供超越传统系统的优越性能，是每个企业的共同目标。
D-Wave的客户项目遍及众多优化领域，并处于不同的推广阶段，包括帕蒂森食品集团（电子商务司机和送货调度）、戴维森技术公司（雷达调度）、IPG（旅游调度）和Vinci Energies（暖通空调设计）。
帕蒂森集团的项目进展尤为迅速。
高级经理林赛·杜考斯基（Lindsay Dukowski）介绍说，该项目始于2020年，最初是一个员工排班项目，但因疫情而暂停。
后来，项目转变为成功的电子商务送货调度应用程序，目前已投入使用。
杜考斯基回忆说：“我们的排班规则极其复杂，涵盖了13个不同的集体谈判协议，劳动强度也很大。我们考虑过使用Workday等领先的ERP解决方案，但它们都无法解决我们的问题。最后我们决定与D-Wave合作尝试解决这个问题。“
她描述了排班的复杂性，需要考虑多少收银员、面包店和熟食部员工，以及所有的安排规则和限制，包括谁有空、谁有资格在每个部门工作以及工作年限。
2020年7月，帕蒂森在一家非工会门店进行了一次概念验证（POC），并取得了成功。
该项目后来成为量子电商司机自动调度（QEDA）。她说，当时电子商务有大约100家商店，每周有3-4人手动创建这些日程安排，大约需要80小时。
“我们使用D-Wave的混合求解器进行了一些代码调试和参数调整，输出了一些日程安排，然后不断重复这个过程，直到成功为止。”
“每周创建调度的人工工作量减少了80%，从80小时减少到15小时。”
“我相信，当时我们成为了北美第一家使用量子技术上线生产系统的公司。”

调度挑战是D-Wave目前重点关注的应用领域之一，巴拉兹称其为“悬而未决的问题”，因为这些工具、混合求解器和D-Wave量子计算机可以有效地处理这些问题。
“我们的目标是制造业和物流业，并在劳动力调度、资源分配和车辆路由等关键用例上加倍努力。”
正如帕蒂森的例子所示，这些项目仍然非常重要，而且需要时间。
“自我们推出专业服务机构以来，在过去的一年半到两年时间里，我们已经与客户进行了超过25次概念验证。”
“我们现在正处于客户开始投入生产的阶段，预计在未来三个月内还会有更多客户投入生产。最终，我们希望把重点放在量子计算服务上，因为这可以让我们获得经常性收入。”


正如巴拉兹所强调的，D-Wave抱有宏伟的愿景，并坚信现在是时候实现这些目标了。
他指出，虽然量子退火技术在过去有时遭到低估，但最近情况有了显著改变。
政府在最新的《国防授权法案》中采用了对量子退火有利的措辞，这极大地推动了该技术的发展。
“我们已经开始接到各国防部门的电话，他们表示需要了解更多关于我们技术的信息。”他说：“最近我们收到的一个来电就是来自陆军工程研究实验室。”
参考链接：[1]https://www.hpcwire.com/2024/01/30/eyes-on-the-quantum-prize-d-wave-says-its-time-is-now/[2]https://dwave.medium.com/d-wave-successfully-completes-soc-2-type-2-audit-becomes-first-full-stack-quantum-computing-5dfeaf7bf22b[3]https://www.iotworldtoday.com/quantum/d-wave-teams-with-deloitte-canada-for-public-sector-use-cases

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