【光子芯片小说】瞄准光子芯片 Xanadu欲与巨头争夺“量子霸权”

2020-05-05 - 光子芯片

在不久的将来,量子计算可能会改变世界。

随着科技的发展,量子技术也逐渐从虚无缥缈的概念变得真实可触,于是,全球范围内各大科技巨头纷纷投身其中,希望在这场竞争中能够占据一席之地,甚至一马当先。

光子芯片小说

当然,除科技巨头外,很多量子领域的初创公司也在紧紧抓住这一机会,试图让自己跻身前列,成为实现”量子霸权“的一员。Xanadu 就是其中之一。

总部位于多伦多商业中心的 Xanadu 成立于 2016 年,由首席执行官克里斯蒂安·韦德布鲁克(Christian Weedbrook)发起, 专注于硅光子芯片设计,并将量子硅光子芯片整合到现有的硬件中,以创新全堆栈量子计算。最近的科学研究表明,利用光子(光粒子)可以完成极快的复杂计算,从而有可能解决目前的计算瓶颈问题。

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Xanadu 正在以构建量子光子芯片为基础,创建“世界上最强大的计算机”。2019 年 2 月,该公司被 IDG 旗下媒体平台《网络世界》(Network World)评为十大热门量子计算初创公司之一。CB Insights 于本月初公布了 AI 100 2020 榜单,Xanadu 也位列其中。

(来源:Xanadu 官网)

据悉,Xanadu 到目前为止已完成 4 笔融资,总金额达 4540 万美元。为什么 Xanadu 能在众多的量子初创公司中脱颖而出,引起资本的注意?本文将从融资历史、技术重点、商业模式与合作伙伴关系以及竞争对手的情况等几个方面对 Xanadu 做全局分析,让大家有一个更全面的了解。

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融资历史

新年伊始,也就是在 2020 年 1 月,加拿大可持续发展技术中心(SDTC,Sustainable Development Technology Canada)向 Xanadu 注入了 440 万美元的政府资金,这不是 Xanadu 第一次获得政府资助,四个月前(2019 年 11 月)有媒体报道,该公司获得了美国国防部高级研究计划局(DARPA,Defense Advanced Research Projects Agency)的资助,但具体拨款数额未披露。

除政府资助外,Xanadu 于 2018 年 5 月完成了由 OMER Venture 领投的 900 万美元的种子轮融资,Golden Ventures 和 Real Ventures 跟投。一年后(2019 年 6 月),该公司又完成了 3200 万美元的 A 轮融资,本轮融资继续由 OMERS Ventures 主导,其他投资方包括 Georgian Partners、Radical Ventures、Real Ventures、Silicon Valley Bank 以及美国知名投资人蒂姆·德雷(Tim Draper)。

技术重点

搭建所有人都可用的量子计算机是 Xanadu 公司的最终目标,并且该公司也一直在为之努力。

Xanadu 拥有量子计算与硬件方面的顶级头脑, 麻省理工学院教授、量子计算先驱之一的塞斯·劳埃德(Seth Lloyd)也加入其中,担任首席科学顾问一职。这个团队正在开发一种光子量子体系结构,一旦实现,将有可能帮助解决机器学习、化学、金融、传感与药物发现等一系列难题。对他们来说, 其使命是通过现有的代工厂构建基于硅光子的量子处理器来实现量子霸权,从而降低生产成本。

软件方面,Xanadu 发布了 Strawberry Fields, 这是该公司开源的一个用于光子量子计算的全栈量子软件平台, 其最大的特点是这是一个基于 TensorFlow 的框架,将深度学习和机器学习的最新进展与量子计算进行了结合。

除此之外, Xanadu 还从事机器学习方面的研究,并推出了号称第一款用于量子计算机的专用机器学习软件 PennyLane。简单来说,PennyLane 就像量子计算的 TensorFlow,它使机器学习算法能够随着量子计算机的发展而扩展。同样,这一软件也是开源的,与硬件无关,其插件可以支持不同的后端,比如 IBM Q Network。

(来源:Xanadu 官网)

值得注意的是,美国国防部高级研究计划局向 Xanadu 提供的资金将被用于研究量子机器学习算法在几种不同量子计算机上的性能。Xanadu 将使用其 PennyLane 云平台连接来自多个供应商的量子计算硬件和软件,包括 Xanadu、IBM、谷歌、Rigetti 和微软,以及 TensorFlow 和 PyTorch 等机器学习库。

商业模式与合作伙伴关系

在软件硬件的研究有条不紊地推进的同时,商业化是该公司面临的最大挑战。克里斯蒂安·韦德布鲁克曾在接受采访时表示:“未来几年,公司需要克服的难题之一是如何实现产品商业化。虽然我们正在努力解决一个棘手的技术问题,但我们也需要说明,Xanadu 是一家公司,不是一个科学研究室。我们的产品是完整的堆栈,包括软件、硬件和服务,我们致力于通过我们的技术为客户的问题带来解决方案。”

换句话说, Xanadu 希望通过为客户提供概念验证项目以及提供基于云端的软件来创造短期营收。幸运的是,该公司现已与几家公司或机构达成了合作伙伴关系。

2019 年 8 月,Xanadu 发布了与 BMO 银行金融集团(BMO Financial Group)以及加拿大丰业银行(Scotiabank)的合作成果——一款名为 Quantum Monte Carlo 的新型量子算法。

目前,这两家企业已经通过该算法来加速交易产品的计算效率并提高准确性。据悉,作为BMO 银行金融集团与丰业银行的概念验证的一部分,Xanadu 开发了一套软件套件,可在多种交易产品上模拟 Quantum Monte Carlo,也就是说,这允许常规高性能计算机对量子加速进行基准测试。

同月,Xanadu 与 Multiverse Computing 公司签署了合作协议,后者是一个刚成立不久的初创公司,专注于开发量子计算在金融领域的应用。基于此协议,二者将合作设计以量子计算技术为基础的金融类应用软件。

此前,多伦多大学创意破坏实验室(CDL)宣布与 Xanadu 建立技术合作伙伴关系,其量子机器学习(QML)计划的风险投资机构将获得 Xanadu 的 Strawberry Field 的访问权限与手动技术支持。作为创意破坏实验室的第一个基于光子的合作伙伴,Xanadu 还将帮助扩展可用于算法开发的量子系统,以供该计划中的初创公司使用。

市场趋势

虽然量子技术仍处于开发的早期阶段,但其热度一直居高不下,科技巨头实现“量子霸权”的信号也越来越强烈。

量子计算相关新闻报道的数量变化(来源:CB Insights)

基于市场对量子计算的极高热情,政府和科技公司们都对量子技术研究展开了积极投资。CB Insights 的数据显示,2019 年量子计算领域共完成 14 笔交易,涉及金额达 1.978 亿美元,相较 2018 年略有下降。

2015 年 1 月 1 日 - 2020 年 2 月 24 日量子计算领域的融资情况(来源:CB Insights)

此前,CB Insights 的分析师预计这一领域在未来 5 年内将达到 10 亿美元的规模。另外,也有专家进行预测,比如英特尔首席技术官迈克尔·梅伯里(Michael Mayberry)曾表示量子计算真正实现大规模商业化还需要十年的时间,现在只是这场马拉松的第一英里。

竞争对手

量子物理学之父马克斯·普朗克(Max Planck)曾说:“洞察必须先于应用。”在这场“量子霸权”的竞争中,科技公司们将这一“忠言”践行的彻底。比如,2015年阿里巴巴成立量子计算实验室,研究各个领域的量子计算应用;谷歌团队研制了一个由 54 个量子比特组成的处理器,可以利用量子叠加和量子纠缠使计算空间指数级增长;除此以外,包括惠普、英特尔和微软在内的一系列公司也在追求量子霸权。

在这场竞争中,Xanadu 的竞争对手有很多,PsiQ 就是其中之一。

(来源:PsiQ 官网)

PsiQ 由英国布里斯托大学物理学家杰里米·奥布莱恩(Jeremy O'Brien)和伦敦帝国理工学院教授特里·鲁道夫(Terry Rudolph)共同创立。前者在光学量子计算方面的贡献是演示了第一个光学量子逻辑门;后者在量子物理学领域有深入研究。根据 LinkedIn 的数据,PsiQ 目前有 65 名员工。

与 Xanadu 一样,PsiQ 也将目光放在了光子量子计算机的而研究上,该公司希望在 5 年内制造出商用量子计算机。目前, PsiQ 已筹集了 2.3 亿美元的资金(这可能是迄今为止对量子计算最大的投资之一),其中投资者包括由前谷歌高管安迪·鲁宾(Andy Rubin)创立的风险投资基金 Playground Global。

结语

量子计算是目前最有可能带来里程碑式变革的高新技术,一旦实现,将有望颠覆整个行业,从农业和网络安全到先进的制造业、金融服务、医疗保健、药物研发等领域都会包括在内。

虽然公司政府不断加大对这项技术的投资,也不断有新的突破,但要实现量子霸权,让量子计算发挥出最大的潜力之前,还必须要克服很多技术障碍,比如开发更稳定的硬件、用于软件开发的商业平台以及开发用于分配和访问量子计算资源的云计算能力等。

专家们一致认为,到 2030 年,我们可以看到量子计算机超越传统计算机。距离这一目标还有 10 年时间,我们拭目以待。

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