摘要：在几周前的 GPU 技术大会小组讨论中，Nvidia 联合创始人兼首席执行官黄仁勋向几家量子计算公司的高管表示，称他们的系统为“计算机”可能是一种误称，更好的标签可能是“仪器”。

在几周前的 GPU 技术大会小组讨论中，Nvidia 联合创始人兼首席执行官黄仁勋向几家量子计算公司的高管表示，称他们的系统为“计算机”可能是一种误称，更好的标签可能是“仪器”。

坐在黄旁边的是量子计算公司 D-Wave 的同事艾伦·巴拉茨 (Alan Baratz)，他说他对这个想法很纠结。

Baratz 表示：“当量子计算机用于材料发现、用于区块链、被 NTT Docomo 用于提高手机信号塔资源利用率时，我不知道如何将其视为一种仪器。确实，有很多种应用程序我永远不会尝试在量子计算机上运行，但对于需要大量处理能力的应用程序，这些机器非常强大，远远超出了仪器或测量的范围。”

今天，巴拉茨再次登上舞台，这次是在亚利桑那州斯科茨代尔举行的 D-Wave Qubits 2025 用户大会上，他吹捧公司在过去一年中取得的胜利，制定了积极的硬件路线图，并反击“那些根本不了解量子计算并向行业和市场散布错误信息的大型科技领导者”。

量子至上之争

D-Wave 在 3 月初宣称，其即将推出的 Advantage 2退火量子系统的小型版本（具有 1,200 个量子比特）已达到“量子霸权”，即量子系统可以解决传统计算机无法解决的计算问题。在《科学》杂志的一期中，该公司使用量子模拟来计算具有不同结构、尺寸和时间尺度的各种磁性材料的属性，在几分钟内解决了据称传统超级计算机需要一百万年才能解决的问题。

纽约市 Flatiron 研究所和瑞士洛桑联邦理工学院等机构对这一发现提出质疑，认为他们能够使用传统计算技术运行相同的计算。

巴拉茨反驳道，《科学》杂志发表的这项研究的计算是准确的，并称其他论文是“夸大其词”。

Baratz 还指出，德国于利希研究中心的于利希超级计算中心于 2 月份成为首家购买 Advantage 量子系统的HPC 机构。此前，组织通过 D-Wave 的 Leap 云服务访问系统，但随着 5,000 量子比特系统的收购，该供应商还推出了一项新业务，将退火量子系统直接销售到数据中心。与此同时，D-Wave 推出了一项计划，为希望从另一个量子系统转移到其 Advantage 计算机之一的组织提供奖励。

此外，这位首席执行官表示，该公司去年的订单量创下了历史新高——收入2390 万美元，比 2023 年的 1050 万美元增长了 128%——今年第一季度的收入将创下历史新高。此外，他说，银行里还有 3 亿多美元，足以实现盈利。D-Wave 去年有 135 名客户。

未来的路线图

这些数据应该有助于 D-Wave 制定硬件路线图，Baratz 表示，该路线图正在加速推进，今年将随着 Advantage2 的发布开始亮相，该路线图有 1,200 个量子比特，但将增加到 4,400 个量子比特。目前的 Advantage 有 5,000 个量子比特，Leap 云上有四个。

Advantage2“具有更强的连接性；Advantage2 中的每个量子比特都与其他 20 个量子比特相连，而 Advantage 中每个量子比特仅与其他 15 个量子比特相连，”Baratz 说道。“这意味着我们可以解决更大、更复杂的问题。与 Advantage 相比，Advantage 2 中的相干时间增加了一倍，这意味着我们可以更快地解决问题。与 Advantage 相比，Advantage2 中的能量规模增加了 40%。能量规模就像您可以指定问题参数的精度，这为我们提供了更好的解决方案。”

下一步将是 2026 年推出 Advantage2 Performance 更新，大约两年后推出 Advantage3，2030 年推出 Advantage3 Performance 更新。

量子多芯片

话虽如此，D-Wave 还有其他计划。该公司的目标是 100,000 个量子比特系统，Baratz 指出，到目前为止，该公司已经能够通过在处理器上制造更多量子比特来增加量子比特的数量，并且还有一些空间可以做更多。

“但要真正加速量子比特数量的增长，我们必须转向多芯片，将多个芯片互连，”巴拉茨说。“我们已经积极开始研究这种方法来扩展我们的系统。但这不仅仅是能够互连多个芯片。当我们这样做时，我们需要确保我们也保持一致性，并继续提高连通性。”

该公司需要控制这些拥有 20,000 到 100,000 个量子比特的大型处理器，但 I/O 线数量相对较少。Baratz 说，当Google 展示其 Willow 量子芯片时，他们每个量子比特使用了 4 条 I/O 线。借助 Advantage 系统，D-Wave 可以用 200 条 I/O 线控制 5,000 个量子比特。他认为，这两种系统都无法扩展。

“随着我们扩展到数万和数十万个量子比特，我们需要更加高效地寻址和控制，”他说。“然后我们需要确保在连接多个量子比特时，我们能够保留诸如量子特性、纠缠、跨芯片隧道传输等特性。所有这些都是我们现在关注的重点。”

走门模型（Gate-Model）路线

D-Wave 还在加快其创建门模型量子系统的计划。该公司多年前就采用了退火量子技术，因为它更容易使用，并且比竞争对手更快地进入市场。然而，该技术最适合用于优化任务，而门模型系统有更广泛的用例。从谷歌、微软和亚马逊到小公司，大多数公司都专注于门模型量子，而这距离生产出有用的量子系统还有数年的时间。

Baratz 表示，D-Wave 需要证明其能够修改退火系统所用的低温控制，以控制门模型量子比特。与此相关的是，D-Wave 研究人员正在研究集成模拟数字计算，这将使退火系统能够处理一些门模型门。

“这将为我们提供一种工具，让我们能够进一步提高我们在优化问题上的表现，因为它为我们提供了另一种逃离局部最小值的方法，”他说。“它还为我们提供了另一件事，那就是能够以多种方式读取数据，这对于......诸如与困难计算问题有关的可证明性之类的事情来说是基础。”

在展会上，该公司表示，它更新了其混合量子非线性求解器，以支持具有线性相互作用的连续变量，这增加了它可以解决的问题数量，包括预算分配和资源分配。

D-Wave“至上”争议掩盖了真正的进步

本月初，量子计算公司D-Wave因声称能够解决传统计算机无法解决的问题而引发争议。这一说法很快受到质疑，但尽管引发轩然大波，专家们表示，结果证明了其技术能力的不断增强。

“量子霸权”是指量子计算机能够解决传统计算机无法解决的问题，它已成为量子计算行业的指路明灯。谷歌、初创公司Xanadu和中国科学技术大学的研究人员都声称已经跨越了这一里程碑。但他们因使用严重偏向量子硬件的测试而受到批评，因为他们本质上是让这些处理器产生随机输出，然后挑战传统计算机来模拟它。

总部位于加州帕洛阿尔托的D-Wave是最新一家宣称拥有量子霸权的公司，其研究成果于 3 月 12 日发表在《科学》杂志上。但这次实验涉及量子模拟，该公司表示这对科学研究和材料发现都有潜在价值。D-Wave 的说法遭到了专门在传统硬件上模拟量子系统的专家的反对，但该公司坚持自己的立场。

D-Wave 首席科学家Mohammad Amin表示：“我们的主张是，这台机器可以模拟一些无法用传统方法解决的问题，并回答一些永远无法用传统方法回答的科学问题。我认为，这一主张将永远存在。”

虽然谷歌、IBM和 IonQ等公司正在开发“通用量子计算机”，理论上可以运行任何量子算法，但 D-Wave 的机器依赖于一种称为量子退火的过程。这种方法只能解决某些类型的任务，最突出的是优化问题。它涉及将问题的参数仔细编程到机器的量子位中，然后让它们随着时间的推移而演变以找到解决方案。

在最新的实验中，D-Wave 的研究人员使用其新型Advantage2 处理器的原型（该处理器具有大约 1,200 个超导量子比特）来模拟不同结构和尺寸的磁性材料在不同时间尺度上的量子动力学。然后，他们与外部研究人员合作，尝试使用领先的经典技术复制结果。在《科学》杂志的论文中，作者声称，要在橡树岭国家实验室的 Frontier超级计算机上，将 D-Wave 在最大问题上的结果与最佳经典方法（称为矩阵积状态 (MPS)）匹配数百万年。

D-Wave 的量子霸权主张很快受到挑战。瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员证明，他们可以进行计算D-Wave 估计，使用四个图形处理单元，Frontier 只需几天就能完成 150 多年的计算纽约市Flatiron研究所的另一个研究小组表明，将 MPS 与另一种算法技术相结合，他们能够在短短几个小时内在单个 CPU 上模拟一些较小的模型。他们还表明，这种方法可以轻松扩展到更大的问题。

瑞士苏黎世联邦理工学院物理学副教授、 《科学》杂志论文合著者、D-Wave 基准的 MPS 计算作者Juan Carrasquilla表示，这两项研究都推动了传统技术的发展。但他表示，这两项研究都没有推翻论文的核心主张，因为这两个团队只解决了该公司模拟问题的一小部分，而且时间尺度更短。虽然从纸面上看，这些方法看起来具有可扩展性，但在实践中，它可能比看起来更具挑战性。

“这缩小了声明的范围，但如果你想彻底推翻它，你应该能够模拟 D-Wave 在论文中提出的系统，”Carrasquilla 说。

Flatiron 研究所的研究科学家Miles Stoudenmire表示，他的团队认为将他们的方法扩展到更大的问题上没有科学价值，但他们现在计划这样做来证明这一点。不过，从更广泛的意义上讲，他对 D-Wave 的至高无上主张提出质疑，因为它忽略了传统方法进一步发展的可能性。

“核心问题是，他们的说法不仅不正确，而且从某种意义上来说也不可能正确，因为这是关于未来的主张，”他说，“我们发现这种说法非常令人反感，而且坦率地说，这种说法不科学。”

关于 D-Wave 的机器是否能超越最快的计算机的争议也掩盖了一个更切题的事实——它比当今最好的传统技术要快得多。虽然还有其他权衡需要考虑，例如成本和系统不灵活，但 Stoudenmire 表示，使用他的方法需要数小时才能解决的问题，在 D-Wave 的机器上只需几分之一秒就能解决。

巴黎综合理工学院人工智能和凝聚态物理学教授Filippo Vicentini表示，即使无法证明其优越性，D-Wave 的机器仍具有实际优势。“如果你有一个几分钟就能完成任务的量子处理器，你就不会想让你的GPU运行数百或数千小时，”他说。

然而，维森蒂尼表示，虽然通过模拟《科学》杂志上提到的量子动力学，可能可以回答一些科学问题，但目前还没有明显的商业应用。在2023 年发表于《自然》杂志的一篇论文中，D-Wave 展示了一些优化问题可以映射到这种类型的量子模拟上，而且它的机器可以比传统计算机更快地完成这些模拟。但维森蒂尼指出，有大量强大的经典优化算法可以直接解决这些问题，而无需先将它们转换为量子模拟。

Carrasquilla 对此表示同意，并指出媒体报道这些结果可能具有实际应用价值具有误导性。“当人们说我们现在可以模拟材料时，那指的是材料的一个非常小的角落，绝对不是分子，不是药物发现，也不是材料发现，”他说。“这对统计力学和量子多体物理学来说非常有趣，但对于商业相关问题，我认为这还很遥远。”

洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究员卡尔顿·科弗林则更为乐观。他领导的一个项目使用 D-Wave 的计算机模拟“量子磁体”，未来可能成为量子计算机超精密传感器或存储设备的基础。在超级计算机上需要几天才能完成的实验在几分钟内就能完成，这一能力被证明是极其强大的。“这使得凝聚态理论专家能够几乎实时地与硬件进行交互，”科弗林说。“这极大地加快了你获得洞察力的速度。”

该团队自 2017 年以来一直在优化问题上测试 D-Wave 的量子计算机。Coffrin说， 《科学》杂志报道的量子模拟并不直接适用于这类问题，但他的团队仍然看到，每次 D-Wave 升级其底层量子比特技术时，性能都会有显著提升。2022 年，他们报告称，在某些优化问题上，一台拥有大约 5,500 个量子比特的上一代 D-Wave 计算机的速度是最佳经典算法的 15 倍。

这种差距可能可以通过共同努力开发新的经典算法来弥补。但如果该公司能够将量子比特数增加一倍至 10,000，Coffrin 怀疑经典方法将越来越难以跟上。“在这种规模下，在其他所有条件相同的情况下，经典竞争对手还有很长的路要走，”他说。“这将会很困难。”

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来源：半导体行业观察一点号