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在幾周前的 GPU 技術大會小組討論中，Nvidia 聯合創始人兼執行長黃仁勳向幾家量子計算公司的高管表示，稱他們的系統為“計算機”可能是一種誤稱，更好的標籤可能是“儀器”。
坐在黃旁邊的是量子計算公司 D-Wave 的同事艾倫·巴拉茨 (Alan Baratz)，他說他對這個想法很糾結。
Baratz 表示：“當量子計算機用於材料發現、用於區塊鏈、被 NTT Docomo 用於提高手機訊號塔資源利用率時，我不知道如何將其視為一種儀器。確實，有很多種應用程式我永遠不會嘗試在量子計算機上執行，但對於需要大量處理能力的應用程式，這些機器非常強大，遠遠超出了儀器或測量的範圍。”
今天，巴拉茨再次登上舞臺，這次是在亞利桑那州斯科茨代爾舉行的 D-Wave Qubits 2025 使用者大會上，他吹捧公司在過去一年中取得的勝利，制定了積極的硬體路線圖，並反擊“那些根本不瞭解量子計算並向行業和市場散佈錯誤資訊的大型科技領導者”。
量子至上之爭
D-Wave 在 3 月初宣稱，其即將推出的 Advantage 2退火量子系統的小型版本（具有 1,200 個量子位元）已達到“量子霸權”，即量子系統可以解決傳統計算機無法解決的計算問題。在《科學》雜誌的一期中，該公司使用量子模擬來計算具有不同結構、尺寸和時間尺度的各種磁性材料的屬性，在幾分鐘內解決了據稱傳統超級計算機需要一百萬年才能解決的問題。
紐約市 Flatiron 研究所和瑞士洛桑聯邦理工學院等機構對這一發現提出質疑，認為他們能夠使用傳統計算技術執行相同的計算。
巴拉茨反駁道，《科學》雜誌發表的這項研究的計算是準確的，並稱其他論文是“誇大其詞”。
Baratz 還指出，德國於利希研究中心的於利希超級計算中心於 2 月份成為首家購買 Advantage 量子系統的HPC 機構。此前，組織透過 D-Wave 的 Leap 雲服務訪問系統，但隨著 5,000 量子位元系統的收購，該供應商還推出了一項新業務，將退火量子系統直接銷售到資料中心。與此同時，D-Wave 推出了一項計劃，為希望從另一個量子系統轉移到其 Advantage 計算機之一的組織提供獎勵。
此外，這位執行長表示，該公司去年的訂單量創下了歷史新高——收入2390 萬美元，比 2023 年的 1050 萬美元增長了 128%——今年第一季度的收入將創下歷史新高。此外，他說，銀行裡還有 3 億多美元，足以實現盈利。D-Wave 去年有 135 名客戶。
未來的路線圖
這些資料應該有助於 D-Wave 制定硬體路線圖，Baratz 表示，該路線圖正在加速推進，今年將隨著 Advantage2 的釋出開始亮相，該路線圖有 1,200 個量子位元，但將增加到 4,400 個量子位元。目前的 Advantage 有 5,000 個量子位元，Leap 雲上有四個。
Advantage2“具有更強的連線性；Advantage2 中的每個量子位元都與其他 20 個量子位元相連，而 Advantage 中每個量子位元僅與其他 15 個量子位元相連，”Baratz 說道。“這意味著我們可以解決更大、更復雜的問題。與 Advantage 相比，Advantage 2 中的相干時間增加了一倍，這意味著我們可以更快地解決問題。與 Advantage 相比，Advantage2 中的能量規模增加了 40%。能量規模就像您可以指定問題引數的精度，這為我們提供了更好的解決方案。”
下一步將是 2026 年推出 Advantage2 Performance 更新，大約兩年後推出 Advantage3，2030 年推出 Advantage3 Performance 更新。
量子多晶片
話雖如此，D-Wave 還有其他計劃。該公司的目標是 100,000 個量子位元系統，Baratz 指出，到目前為止，該公司已經能夠透過在處理器上製造更多量子位元來增加量子位元的數量，並且還有一些空間可以做更多。
“但要真正加速量子位元數量的增長，我們必須轉向多晶片，將多個晶片互連，”巴拉茨說。“我們已經積極開始研究這種方法來擴充套件我們的系統。但這不僅僅是能夠互連多個晶片。當我們這樣做時，我們需要確保我們也保持一致性，並繼續提高連通性。”
該公司需要控制這些擁有 20,000 到 100,000 個量子位元的大型處理器，但 I/O 線數量相對較少。Baratz 說，當Google 展示其 Willow 量子晶片時，他們每個量子位元使用了 4 條 I/O 線。藉助 Advantage 系統，D-Wave 可以用 200 條 I/O 線控制 5,000 個量子位元。他認為，這兩種系統都無法擴充套件。
“隨著我們擴充套件到數萬和數十萬個量子位元，我們需要更加高效地定址和控制，”他說。“然後我們需要確保在連線多個量子位元時，我們能夠保留諸如量子特性、糾纏、跨晶片隧道傳輸等特性。所有這些都是我們現在關注的重點。”
走門模型（Gate-Model）路線
D-Wave 還在加快其建立門模型量子系統的計劃。該公司多年前就採用了退火量子技術，因為它更容易使用，並且比競爭對手更快地進入市場。然而，該技術最適合用於最佳化任務，而門模型系統有更廣泛的用例。從谷歌、微軟和亞馬遜到小公司，大多數公司都專注於門模型量子，而這距離生產出有用的量子系統還有數年的時間。
Baratz 表示，D-Wave 需要證明其能夠修改退火系統所用的低溫控制，以控制門模型量子位元。與此相關的是，D-Wave 研究人員正在研究整合模擬數字計算，這將使退火系統能夠處理一些門模型門。
“這將為我們提供一種工具，讓我們能夠進一步提高我們在最佳化問題上的表現，因為它為我們提供了另一種逃離區域性最小值的方法，”他說。“它還為我們提供了另一件事，那就是能夠以多種方式讀取資料，這對於……諸如與困難計算問題有關的可證明性之類的事情來說是基礎。”
在展會上，該公司表示，它更新了其混合量子非線性求解器，以支援具有線性相互作用的連續變數，這增加了它可以解決的問題數量，包括預算分配和資源分配。
D-Wave“至上”爭議掩蓋了真正的進步
本月初，量子計算公司D-Wave因聲稱能夠解決傳統計算機無法解決的問題而引發爭議。這一說法很快受到質疑，但儘管引發軒然大波，專家們表示，結果證明了其技術能力的不斷增強。
“量子霸權”是指量子計算機能夠解決傳統計算機無法解決的問題，它已成為量子計算行業的指路明燈。谷歌、初創公司Xanadu和中國科學技術大學的研究人員都聲稱已經跨越了這一里程碑。但他們因使用嚴重偏向量子硬體的測試而受到批評，因為他們本質上是讓這些處理器產生隨機輸出，然後挑戰傳統計算機來模擬它。
總部位於加州帕洛阿爾託的D-Wave是最新一家宣稱擁有量子霸權的公司，其研究成果於 3 月 12 日發表在《科學》雜誌上。但這次實驗涉及量子模擬，該公司表示這對科學研究和材料發現都有潛在價值。D-Wave 的說法遭到了專門在傳統硬體上模擬量子系統的專家的反對，但該公司堅持自己的立場。
D-Wave 首席科學家Mohammad Amin表示：“我們的主張是，這臺機器可以模擬一些無法用傳統方法解決的問題，並回答一些永遠無法用傳統方法回答的科學問題。我認為，這一主張將永遠存在。”
雖然谷歌、IBM和 IonQ等公司正在開發“通用量子計算機”，理論上可以執行任何量子演算法，但 D-Wave 的機器依賴於一種稱為量子退火的過程。這種方法只能解決某些型別的任務，最突出的是最佳化問題。它涉及將問題的引數仔細程式設計到機器的量子位中，然後讓它們隨著時間的推移而演變以找到解決方案。
在最新的實驗中，D-Wave 的研究人員使用其新型Advantage2 處理器的原型（該處理器具有大約 1,200 個超導量子位元）來模擬不同結構和尺寸的磁性材料在不同時間尺度上的量子動力學。然後，他們與外部研究人員合作，嘗試使用領先的經典技術複製結果。在《科學》雜誌的論文中，作者聲稱，要在橡樹嶺國家實驗室的 Frontier超級計算機上，將 D-Wave 在最大問題上的結果與最佳經典方法（稱為矩陣積狀態 (MPS)）匹配數百萬年。
D-Wave 的量子霸權主張很快受到挑戰。瑞士洛桑聯邦理工學院的研究人員證明，他們可以進行計算D-Wave 估計，使用四個圖形處理單元，Frontier 只需幾天就能完成 150 多年的計算紐約市Flatiron研究所的另一個研究小組表明，將 MPS 與另一種演算法技術相結合，他們能夠在短短幾個小時內在單個 CPU 上模擬一些較小的模型。他們還表明，這種方法可以輕鬆擴充套件到更大的問題。
瑞士蘇黎世聯邦理工學院物理學副教授、 《科學》雜誌論文合著者、D-Wave 基準的 MPS 計算作者Juan Carrasquilla表示，這兩項研究都推動了傳統技術的發展。但他表示，這兩項研究都沒有推翻論文的核心主張，因為這兩個團隊只解決了該公司模擬問題的一小部分，而且時間尺度更短。雖然從紙面上看，這些方法看起來具有可擴充套件性，但在實踐中，它可能比看起來更具挑戰性。
“這縮小了宣告的範圍，但如果你想徹底推翻它，你應該能夠模擬 D-Wave 在論文中提出的系統，”Carrasquilla 說。
Flatiron 研究所的研究科學家Miles Stoudenmire表示，他的團隊認為將他們的方法擴充套件到更大的問題上沒有科學價值，但他們現在計劃這樣做來證明這一點。不過，從更廣泛的意義上講，他對 D-Wave 的至高無上主張提出質疑，因為它忽略了傳統方法進一步發展的可能性。
“核心問題是，他們的說法不僅不正確，而且從某種意義上來說也不可能正確，因為這是關於未來的主張，”他說，“我們發現這種說法非常令人反感，而且坦率地說，這種說法不科學。”
關於 D-Wave 的機器是否能超越最快的計算機的爭議也掩蓋了一個更切題的事實——它比當今最好的傳統技術要快得多。雖然還有其他權衡需要考慮，例如成本和系統不靈活，但 Stoudenmire 表示，使用他的方法需要數小時才能解決的問題，在 D-Wave 的機器上只需幾分之一秒就能解決。
巴黎綜合理工學院人工智慧和凝聚態物理學教授Filippo Vicentini表示，即使無法證明其優越性，D-Wave 的機器仍具有實際優勢。“如果你有一個幾分鐘就能完成任務的量子處理器，你就不會想讓你的GPU執行數百或數千小時，”他說。
然而，維森蒂尼表示，雖然透過模擬《科學》雜誌上提到的量子動力學，可能可以回答一些科學問題，但目前還沒有明顯的商業應用。在2023 年發表於《自然》雜誌的一篇論文中，D-Wave 展示了一些最佳化問題可以對映到這種型別的量子模擬上，而且它的機器可以比傳統計算機更快地完成這些模擬。但維森蒂尼指出，有大量強大的經典最佳化演算法可以直接解決這些問題，而無需先將它們轉換為量子模擬。
Carrasquilla 對此表示同意，並指出媒體報道這些結果可能具有實際應用價值具有誤導性。“當人們說我們現在可以模擬材料時，那指的是材料的一個非常小的角落，絕對不是分子，不是藥物發現，也不是材料發現，”他說。“這對統計力學和量子多體物理學來說非常有趣，但對於商業相關問題，我認為這還很遙遠。”
洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究員卡爾頓·科弗林則更為樂觀。他領導的一個專案使用 D-Wave 的計算機模擬“量子磁體”，未來可能成為量子計算機超精密感測器或儲存裝置的基礎。在超級計算機上需要幾天才能完成的實驗在幾分鐘內就能完成，這一能力被證明是極其強大的。“這使得凝聚態理論專家能夠幾乎即時地與硬體進行互動，”科弗林說。“這極大地加快了你獲得洞察力的速度。”
該團隊自 2017 年以來一直在最佳化問題上測試 D-Wave 的量子計算機。Coffrin說， 《科學》雜誌報道的量子模擬並不直接適用於這類問題，但他的團隊仍然看到，每次 D-Wave 升級其底層量子位元技術時，效能都會有顯著提升。2022 年，他們報告稱，在某些最佳化問題上，一臺擁有大約 5,500 個量子位元的上一代 D-Wave 計算機的速度是最佳經典演算法的 15 倍。
這種差距可能可以透過共同努力開發新的經典演算法來彌補。但如果該公司能夠將量子位元數增加一倍至 10,000，Coffrin 懷疑經典方法將越來越難以跟上。“在這種規模下，在其他所有條件相同的情況下，經典競爭對手還有很長的路要走，”他說。“這將會很困難。”
參考連結
https://www.nextplatform.com/2025/03/31/d-wave-pushes-back-at-critics-shows-off-aggressive-quantum-roadmap/
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