IBM和Google還在競賽百位量子比特，荷蘭初創宣稱直接跳到萬級

12 月 9 日，荷蘭量子硬件公司 QuantWare 在硅谷 Q2B 大會上發布了 VIO-40K 架構，宣稱能夠支持 10,000 量子比特（qubit）的量子處理器。這個數字是當前主流商用量子處理器的 100 倍，Google 最新的 Willow 芯片是 105 個量子比特，IBM 的 Heron 系列是 156 個。按照 QuantWare 的說法，采用這套架構的芯片體積反而比現有的百量子比特級 QPU（Quantum Processor Unit，量子處理器單元）更小。

量子計算行業在過去近十年里，一直被困在一個頗為尷尬的數字區間。Google 在 2019 年用 53 量子比特的 Sycamore 芯片宣稱實現“量子霸權”時，曾引發軒然大波；六年后的今天，他們的 Willow 芯片也只做到 105 個量子比特。

IBM 的路線圖更是直白地告訴外界，其 156 量子比特的 Heron 系列處理器，在 2028 年之前仍將是主流規格。行業似乎默認接受了一個現實：量子比特數的增長不會太快，而系統的改進只能靠降低錯誤率和提升門保真度來實現。

這種停滯背后的原因主要在于，超導量子比特的信號控制線路會隨著規模擴大呈指數級膨脹，二維芯片的布線空間捉襟見肘，而將多個小型處理器聯網成大系統又會引入噪聲和延遲，導致其代價高昂且效果打折。用 QuantWare CEO Matt Rijlaarsdam 的話說：“多年來，人們一直聽說量子計算能改變化學、材料科學、能源等領域，但整個行業卻卡在 100 量子比特的天花板上，只能反復討論那些有意思但遙不可及的理論可能性。”

VIO-40K 試圖用一套全新的 3D 擴展架構來打破這一僵局。所謂“40K”，指的并非 40,000 個量子比特，而是其支持的 40,000 條輸入輸出線路，這是制約量子處理器向大規模擴展時必須解決的核心工程難題之一。該架構采用芯粒（chiplet）模塊化設計，各模塊之間通過超高保真度的芯片間連接相互通信，從而繞開傳統單片設計的信號路由難題。

圖丨 VIO-40KTM 量子處理器單元（來源：QuantWare）

QuantWare 聲稱，這套方案在每瓦功耗和每美元投入的算力輸出上，都遠超目前主流的多 QPU 聯網方案。更關鍵的是，VIO 被設計為開放標準，任何采用超導量子比特技術的團隊都可以基于它來構建更大規模的處理器。

這里需要稍作說明：VIO-40K 目前仍是架構層面的突破，首批實際產品預計 2028 年才會交付客戶。

與此同時，他們正在代爾夫特總部建設名為 Kilofab 的工業級量子處理器制造設施，預計 2026 年投產。據稱這將是全球首座專用于 QOA（Quantum Open Architecture，量子開放架構）設備的制造廠，產能將是現有水平的 20 倍。

說到 QuantWare 的來歷，就不能不提代爾夫特理工大學（TU Delft）和 QuTech 這兩個名字。QuTech 是全球領先的量子計算研究機構，由代爾夫特理工大學和荷蘭應用科學研究組織共同創建。

QuantWare 于 2021 年從 QuTech 孵化出來，兩位創始人 Matt Rijlaarsdam 和 Alessandro Bruno 都是量子計算領域的資深研究者。Bruno 擁有量子計算博士學位，此前擔任 QuTech 著名的 Leo DiCarlo 研究組的制造負責人，在超導量子比特芯片制造方面積累深厚。

圖丨 Matt Rijlaarsdam 和 Alessandro Bruno（來源：Quantum In）

Rijlaarsdam 則是計算機科學背景，碩士專攻量子信息與數據科學，此前還有非營利戰略咨詢的經驗。他曾在一次采訪中形容 Bruno 是“可能是世界上最好的超導芯片制造者”，而兩人在 2020-2021 年的疫情居家辦公期間構思出了 QuantWare 的商業模式。

公司選擇的路線與 IBM、Google 截然不同。后者是垂直整合的“全棧”模式，自己造芯片、自己組系統、自己提供云服務；而 QuantWare 則專注做量子處理器供應商，類似于半導體行業里的芯片設計公司或代工廠，不碰終端系統。Rijlaarsdam 多次表示，他們的目標是成為“量子計算時代的 Intel”。這種模塊化策略的邏輯在于：當行業仍處于早期探索階段時，讓更多玩家能以更低成本獲取核心硬件。有助于加速整體生態的發展。

2023 年，QuantWare 完成了 600 萬歐元種子輪融資，今年 3 月又完成了 2,000 萬歐元的 A 輪，6 月追加 450 萬美元，使 A 輪總額達到 2,700 萬美元。投資方包括 Invest-NL Deep Tech Fund、Innovation Quarter 以及歐洲創新委員會基金等。

截至目前，該公司在全球 20 多個國家擁有客戶，包括韓國電子通信研究院、西班牙量子計算技術實驗室等機構。按出貨量計算，QuantWare 自稱是全球最大的商用量子硬件供應商，當然，這個“最大”是在一個仍然很小的市場里。

就在一年前，Google 發布 Willow 芯片時大張旗鼓地宣傳其量子糾錯方面的突破，即在逐步增大量子比特陣列時，錯誤率反而呈指數下降。這被視為量子計算領域數十年來追求的“閾值以下”（below threshold）里程碑。QuantWare 的 VIO-40K 并沒有在糾錯性能上大做文章，而是直接切入規模擴展這一核心痛點。

兩種敘事各有側重：Google 和 IBM 當前的策略是將重點放在提高門保真度、延長相干時間以及強化糾錯能力這些質量指標上；而 QuantWare 則認為，擴大物理量子比特的規模同樣是推動量子計算前進的重要路徑，他們的工作旨在證明這種路線具備可行性。

當然，架構上的突破和工程實現之間還隔著很遠的距離。10,000 個物理量子比特聽起來震撼，但在容錯量子計算（FTQC，Fault-Tolerant Quantum Computing）的語境下，這些物理比特需要通過糾錯編碼被轉化為數量少得多的“邏輯量子比特”，而后者才是真正能做有用計算的單元。

Google 的研究估算，僅創建一個錯誤率為 10?? 的邏輯記憶比特，就需要約 1,457 個物理量子比特。也就是說，10,000 個物理比特可能只能支撐個位數的邏輯量子比特。

IBM 在 2023 年底發布過 1,121 量子比特的 Condor 芯片，但由于其錯誤率較高，整體性能并未優于同代較小規模的 Heron，更多被視作對大規模布線、封裝和制造工藝可行性的驗證，而非真正可用于日常量子任務的“實用處理器”。這一點也印證了一個事實：量子比特數量本身并不能直接轉化為有效算力，真正困難的是如何在大規模擴展的同時保持可接受的門保真度和噪聲水平。

在生態層面，QuantWare 也在同步鋪設自己的合作版圖。此次發布中，他們宣布 NVIDIA 的 NVQLink 平臺已加入 VIO-40K 兼容生態。NVQLink 是 NVIDIA 推出的量子-經典混合計算接口，允許量子處理器與 GPU 加速的經典超算實現低延遲、高吞吐量的協同工作。開發者可以通過 NVIDIA 的 CUDA-Q 平臺同時調度量子和經典計算資源。在容錯量子計算真正到來之前，“量子-經典混合”被認為是最現實的應用路徑之一，而 QuantWare 顯然也想在這個賽道上占據有利位置。

此外，QuantWare 在 11 月剛剛聯合 Q-CTRL、Qblox 發布了 QUB（Quantum Utility Block，量子效用模塊），這是一套預驗證的全棧量子計算機參考設計。它的目標客戶是那些想要部署本地量子計算系統、但又不想從零開始組裝的企業和研究機構。首個 QUB 系統正在與美國科羅拉多州的 Elevate Quantum 合作部署。這樣一來，QuantWare 既能賣芯片，也能賣整機。

QuantWare 的計劃是 2028 年交付首批 VIO-40K 芯片，單顆定價約 5,000 萬歐元。Kilofab 工廠能否如期投產、實際芯片的良率和性能表現如何，都還是未知數。但 10,000 這個數字至少說明，規模擴展的技術路徑不止一條。

參考資料：

1.https://quantware.com/technology

2.https://interestingengineering.com/innovation/quantware-qpu-10k-qubits

運營/排版：何晨龍