量子計算機的領頭公司D-Wave預計將在2023或2024年發布下一代量子計算機系統Advantage2的正式版。今年六月，D-Wave已經在Leap量子云系統上發布了Advantage2的原型機。D-Wave稱，屆時7000量子比特計算機將成為世界上功能最強大的量子計算機。

量子計算機與傳統計算機有很大不同。傳統計算機打開晶體管表示數值1，關閉晶體管表示數值0，這是兩種互斥狀態。但是量子計算機可以同時表示0和1兩個數值。這是由于量子物理的特性，每個量子比特會存在一種疊加狀態。在這種狀態下，每個量子比特的本質是1又是0，所以每個量子比特可以一次性進行兩次計算。量子比特糾纏得越多，量子計算機的能力就越強。

建立量子計算機的標準方法，稱為門模型（gate model），涉及在電路中排列量子比特，并使它們以固定順序相互作用。相比之下，位于加拿大不列顛哥倫比亞省的本拿比D-Wave公司長期以來一直專注于所謂的退火量子計算機（annealing quantum computers）。這些機器通過緩慢冷卻找到最低能量狀態，就像金屬和晶體有時被回火以最小化缺陷一樣。然后，量子退火機從一組量子比特開始，這些量子比特在其最低能量狀態（稱為基態）的相互作用代表了研究人員編程要解決的特定問題的正確答案。

實驗物理學家、D-Wave量子退火產品負責人Emile Hoskinson說：“退火量子計算機通常應用于解決優化問題。退火量子計算機可以從所有可能的情況中找到最佳解決方案，例如繪制出從A點到B點的最快路線。”

例如，想象一下，以在室外空間尋找最低點為例，傳統的計算機可能會在表面上找一個隨機點，然后以這個點為基準，四處尋找比這個點更低的點，直到再也找不到更低的點為止。但是通過這種方法，計算機找到的通常只是局部最小值。而退火量子計算機可以在表面上同時找很多個點，以這些作為基準，減少結果出現局部最小值的幾率。

成立于1999年的D-Wave自稱是世界上第一家量子計算機的商業供應商。該公司一直備受爭議，多年來，許多批評人士質疑其機器是否比普通電腦更強大。

盡管如此，多年來，D-Wave一直在客戶群中占有一席之地。2011年，它向洛克希德·馬丁公司出售了其第一個量子計算系統128-qubit D-Wave One，并將其512-qubit D-Wave Two交付給2013年與谷歌和大學空間研究協會合作推出的美國宇航局量子人工智能實驗室。

Hoskinson說，當D-Wave的Advantage2明年或后年上線時，它將成為世界上功能最強大的退火量子計算機。現在，該公司正在發布Advantage2的一個實驗原型，該原型具有全尺寸產品的所有核心功能，可供測試。

Hoskinson說：“我們擁有廣泛的企業客戶，如大眾、Save on Foods、Denso、豐田、BBVA、NEC、埃森哲和洛克希德·馬丁公司，在資源調度、移動性、物流、藥物開發、投資組合優化、制造過程等多個領域建立了數百個早期量子應用程序。我們希望Advantage2可以用于解決更復雜的問題。當我們談論解決更廣泛的問題時，我們的意思是改進的技術可以解決更大、更復雜的問題，并且覆蓋不同垂直領域更廣泛的用例。它將解決與以前相同的問題，但卻更好更快。”

該原型擁有500多個超導通量量子位。量子比特的新設計實現了D-Wave所稱的Zephyrtopology，它支持20路量子比特間的連接，而該公司上一代只有15路。

Hoskinson說：“用一個類比來說明連接的重要性是一個社會網絡，在這個網絡中，影響和交互的復雜性隨著節點之間連接的數量而增加。復雜性可以表示問題的大小，例如變量的數量、約束等。如果特定業務由于業務需求（如更改時間表、供應鏈依賴性等）需要快速解決，那么這會使問題更加復雜。我們看到了Advantage2在此種情況下的優勢，解決了這兩種類型的復雜用例。”

新的量子比特設計還支持更高的能量標度，這使得量子比特不易受到熱波動的破壞。這反過來又降低了量子計算中的錯誤率。

該公司指出，在測試中，當原型的量子位按其標準的“本機”拓撲結構排列時，與Advantage相比，它在高達89%的情況下找到了更好的解決方案。當涉及到需要更大的量子比特連接的問題時，多個量子比特可以通過一種稱為嵌入的策略連接在一起，Advantage2更大的量子比特連接使原型在高達82%的此類問題中找到了比Advantage更好的質量解決方案。

“許多商業上有趣的問題需要嵌入，”Hoskinson說，“有了新的Advantage2 Zephyr拓撲結構和更大的能量規模，我們看到了本地和嵌入式問題的性能改進。”

Hoskinson表示，“D-Wave最初并不打算公開其原型，但鑒于早期的積極成果，我們希望現在將其交給開發者和研究人員進行探索和學習。從而在我們邁向最終的全面Advantage2量子計算機的過程中，最大限度地提高商業應用程序的性能。”