IBM和Google还在竞赛百位量子比特，荷兰初创宣称直接跳到万级

12 月 9 日，荷兰量子硬件公司 QuantWare 在硅谷 Q2B 大会上发布了 VIO-40K 架构，宣称能够支持 10,000 量子比特（qubit）的量子处理器。这个数字是当前主流商用量子处理器的 100 倍，Google 最新的 Willow 芯片是 105 个量子比特，IBM 的 Heron 系列是 156 个。按照 QuantWare 的说法，采用这套架构的芯片体积反而比现有的百量子比特级 QPU（Quantum Processor Unit，量子处理器单元）更小。

量子计算行业在过去近十年里，一直被困在一个颇为尴尬的数字区间。Google 在 2019 年用 53 量子比特的 Sycamore 芯片宣称实现“量子霸权”时，曾引发轩然大波；六年后的今天，他们的 Willow 芯片也只做到 105 个量子比特。

IBM 的路线图更是直白地告诉外界，其 156 量子比特的 Heron 系列处理器，在 2028 年之前仍将是主流规格。行业似乎默认接受了一个现实：量子比特数的增长不会太快，而系统的改进只能靠降低错误率和提升门保真度来实现。

这种停滞背后的原因主要在于，超导量子比特的信号控制线路会随着规模扩大呈指数级膨胀，二维芯片的布线空间捉襟见肘，而将多个小型处理器联网成大系统又会引入噪声和延迟，导致其代价高昂且效果打折。用 QuantWare CEO Matt Rijlaarsdam 的话说：“多年来，人们一直听说量子计算能改变化学、材料科学、能源等领域，但整个行业却卡在 100 量子比特的天花板上，只能反复讨论那些有意思但遥不可及的理论可能性。”

VIO-40K 试图用一套全新的 3D 扩展架构来打破这一僵局。所谓“40K”，指的并非 40,000 个量子比特，而是其支持的 40,000 条输入输出线路，这是制约量子处理器向大规模扩展时必须解决的核心工程难题之一。该架构采用芯粒（chiplet）模块化设计，各模块之间通过超高保真度的芯片间连接相互通信，从而绕开传统单片设计的信号路由难题。

QuantWare 声称，这套方案在每瓦功耗和每美元投入的算力输出上，都远超目前主流的多 QPU 联网方案。更关键的是，VIO 被设计为开放标准，任何采用超导量子比特技术的团队都可以基于它来构建更大规模的处理器。

这里需要稍作说明：VIO-40K 目前仍是架构层面的突破，首批实际产品预计 2028 年才会交付客户。

与此同时，他们正在代尔夫特总部建设名为 Kilofab 的工业级量子处理器制造设施，预计 2026 年投产。据称这将是全球首座专用于 QOA（Quantum Open Architecture，量子开放架构）设备的制造厂，产能将是现有水平的 20 倍。

说到 QuantWare 的来历，就不能不提代尔夫特理工大学（TU Delft）和 QuTech 这两个名字。QuTech 是全球领先的量子计算研究机构，由代尔夫特理工大学和荷兰应用科学研究组织共同创建。

QuantWare 于 2021 年从 QuTech 孵化出来，两位创始人 Matt Rijlaarsdam 和 Alessandro Bruno 都是量子计算领域的资深研究者。Bruno 拥有量子计算博士学位，此前担任 QuTech 著名的 Leo DiCarlo 研究组的制造负责人，在超导量子比特芯片制造方面积累深厚。

Rijlaarsdam 则是计算机科学背景，硕士专攻量子信息与数据科学，此前还有非营利战略咨询的经验。他曾在一次采访中形容 Bruno 是“可能是世界上最好的超导芯片制造者”，而两人在 2020-2021 年的疫情居家办公期间构思出了 QuantWare 的商业模式。

公司选择的路线与 IBM、Google 截然不同。后者是垂直整合的“全栈”模式，自己造芯片、自己组系统、自己提供云服务；而 QuantWare 则专注做量子处理器供应商，类似于半导体行业里的芯片设计公司或代工厂，不碰终端系统。Rijlaarsdam 多次表示，他们的目标是成为“量子计算时代的 Intel”。这种模块化策略的逻辑在于：当行业仍处于早期探索阶段时，让更多玩家能以更低成本获取核心硬件。有助于加速整体生态的发展。

2023 年，QuantWare 完成了 600 万欧元种子轮融资，今年 3 月又完成了 2,000 万欧元的 A 轮，6 月追加 450 万美元，使 A 轮总额达到 2,700 万美元。投资方包括 Invest-NL Deep Tech Fund、Innovation Quarter 以及欧洲创新委员会基金等。

截至目前，该公司在全球 20 多个国家拥有客户，包括韩国电子通信研究院、西班牙量子计算技术实验室等机构。按出货量计算，QuantWare 自称是全球最大的商用量子硬件供应商，当然，这个“最大”是在一个仍然很小的市场里。

就在一年前，Google 发布 Willow 芯片时大张旗鼓地宣传其量子纠错方面的突破，即在逐步增大量子比特阵列时，错误率反而呈指数下降。这被视为量子计算领域数十年来追求的“阈值以下”（below threshold）里程碑。QuantWare 的 VIO-40K 并没有在纠错性能上大做文章，而是直接切入规模扩展这一核心痛点。

两种叙事各有侧重：Google 和 IBM 当前的策略是将重点放在提高门保真度、延长相干时间以及强化纠错能力这些质量指标上；而 QuantWare 则认为，扩大物理量子比特的规模同样是推动量子计算前进的重要路径，他们的工作旨在证明这种路线具备可行性。

当然，架构上的突破和工程实现之间还隔着很远的距离。10,000 个物理量子比特听起来震撼，但在容错量子计算（FTQC，Fault-Tolerant Quantum Computing）的语境下，这些物理比特需要通过纠错编码被转化为数量少得多的“逻辑量子比特”，而后者才是真正能做有用计算的单元。

Google 的研究估算，仅创建一个错误率为 10⁻⁶ 的逻辑记忆比特，就需要约 1,457 个物理量子比特。也就是说，10,000 个物理比特可能只能支撑个位数的逻辑量子比特。

IBM 在 2023 年底发布过 1,121 量子比特的 Condor 芯片，但由于其错误率较高，整体性能并未优于同代较小规模的 Heron，更多被视作对大规模布线、封装和制造工艺可行性的验证，而非真正可用于日常量子任务的“实用处理器”。这一点也印证了一个事实：量子比特数量本身并不能直接转化为有效算力，真正困难的是如何在大规模扩展的同时保持可接受的门保真度和噪声水平。

在生态层面，QuantWare 也在同步铺设自己的合作版图。此次发布中，他们宣布 NVIDIA 的 NVQLink 平台已加入 VIO-40K 兼容生态。NVQLink 是 NVIDIA 推出的量子-经典混合计算接口，允许量子处理器与 GPU 加速的经典超算实现低延迟、高吞吐量的协同工作。开发者可以通过 NVIDIA 的 CUDA-Q 平台同时调度量子和经典计算资源。在容错量子计算真正到来之前，“量子-经典混合”被认为是最现实的应用路径之一，而 QuantWare 显然也想在这个赛道上占据有利位置。

此外，QuantWare 在 11 月刚刚联合 Q-CTRL、Qblox 发布了 QUB（Quantum Utility Block，量子效用模块），这是一套预验证的全栈量子计算机参考设计。它的目标客户是那些想要部署本地量子计算系统、但又不想从零开始组装的企业和研究机构。首个 QUB 系统正在与美国科罗拉多州的 Elevate Quantum 合作部署。这样一来，QuantWare 既能卖芯片，也能卖整机。

QuantWare 的计划是 2028 年交付首批 VIO-40K 芯片，单颗定价约 5,000 万欧元。Kilofab 工厂能否如期投产、实际芯片的良率和性能表现如何，都还是未知数。但 10,000 这个数字至少说明，规模扩展的技术路径不止一条。

参考资料：

1.https://quantware.com/technology

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

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