PASQAL的量子计算机

几年前，中性原子技术似乎是最不可能取得突破的领域。因为它们没有电荷，这使得控制它们显得尤为困难。然而，随着哈佛大学和麻省理工学院的最新研究进展，以及像QuEra这样的私营初创公司的努力，中性原子技术逐渐被视为可能实现所需纠错量子比特数量的有力竞争者。

在日益激烈的量子计算市场中，位于巴黎的初创公司Pasqal开始显现其独特优势。

至今，该公司已经从欧洲创新委员会、新加坡的主权财富基金淡马锡、法国国家银行Bpifrance及法国国防部等投资者处筹集了1.4亿美元。

Pasqal的创始人Christophe Jurczak、Thierry Lahaye、Georges-Olivier Reymond和Antoine Browaeys

成立于2019年，Pasqal诞生于Institut d’Optique Graduate School的研究实验室。

这家初创企业由诺贝尔物理学奖得主Alain Aspect创立，名字取自17世纪机械计算器的发明者Blaise Pascal。目前，Pasqal已在八个国家展开业务，并与包括法国电力公司和沙特阿美石油公司在内的多家大型企业建立了合作关系。

Pasqal的战略和企业发展主管Nicolas Proust表示：“这是一场漫长且艰难的马拉松，但我们已经在前列竞争。”

但事实果真如此吗？

科学家们预测量子计算机将带来前所未有的计算能力。在这场竞赛中，Pasqal面临着来自资金充足的美国巨头如IBM和谷歌的激烈竞争。尽管挑战重重，Pasqal并未气馁。Proust自信地说：“我们拥有正确的技术路线和可行的商业战略。我们相信，我们正在尽全力赢得胜利。”

全球受资助最多的量子计算硬件公司排名

目前，量子计算机的应用受到高错误率和量子处理器尺寸的限制，这极大地制约了它们的功能。

各大公司正竞相研制更大型的设备，旨在增加量子处理器能处理的量子比特数量。量子比特，这种携带量子信息的微小粒子，极为不稳定，大规模操控它们构成了巨大的科学与工程挑战。

关键的挑战之一是不同类型量子比特的“相干时间”——即量子比特在受到随机干扰（如热波动）前能保持其量子状态的时间长度。对于IBM和谷歌使用的超导量子比特，这个时间通常最多只有大约一毫秒，意味着所有量子计算操作都必须在此时间内完成。

与超导量子比特相比，中性原子量子技术的投资成本相对较低。中性原子量子比特使用单个原子的状态编码信息，通常具有更长的相干时间。此外，由于同种类型的原子具有一致性，因此不需定制控制系统来区分细微的量子状态差异，这使得中性原子量子比特的可扩展性显著提高。

同时，超导量子比特在组成量子电路时需要复杂的布线，随着系统规模扩大，这种复杂性会进一步增加。而中性原子量子比特不需要任何布线，其所有的量子纠缠都是通过激光实现的。

尽管中性原子量子比特有其优势，但也面临挑战。由于缺乏电荷，中性原子难以被捕获。它们通常被固定在由激光束形成的强光场中，这种方法被称为“光镊”，原子倾向于位于光场最强的位置。

最近，加州理工学院的一个研究团队成功创建了一个包含约6100个中性铯原子的光镊阵列，虽然这些原子尚未被用于量子计算，但其量子比特的相干时间达到了12.6秒，创下了该类型量子比特的新记录。

Pasqal公司利用中性原子量子比特技术，目前正与50多家客户合作测试其应用，希望在2025年前，其中一些应用能转为常规生产。

中性原子量子装置的硬件组件示意图

Pasqal的量子处理器只有小卖部大小

Pasqal的最新技术发展路线图。计划在2026年提供拥有10,000个物理量子比特的系统，并在2028年提供使用128个以上逻辑量子比特的完全容错运行系统

公司计划于今年晚些时候推出拥有1000个量子比特的设备——“Orion Beta”。Pasqal采用铷原子作为量子比特，这些原子被置于一个抽真空的腔室内。激光用于操纵这些原子，将其冷却至接近绝对零度并排列成二维阵列。利用激光和微波脉冲，原子被激发至0或1的量子态。通过泵入里德堡态并与邻近原子的里德堡态重叠，实现原子间的量子纠缠。当然，这一切的成功取决于精密的光学、磁学、电子控制和压力室等设备的复杂组合。

尽管如此，量子处理器相较于传统计算机尚未显示出明显优势，客户目前正在投资这项技术，为未来更强大的设备上市做好准备。

Proust指出：“目前，我们产品的附加值在于在某些应用场景中达到或接近传统计算方法的性能水平。这为客户提供了一个测试平台，让他们能对未来几年的应用前景有一个清晰的规划。”

此外，这家法国初创公司正在与制药巨头强生和法国农业信贷银行合作，探索量子计算在药物发现和投资组合优化等领域的潜在应用。

Pasqal的研发重点在技术进步而非即时商业化。他们的目标是在接下来的12个月内实现1000量子比特的里程碑，并计划在2026年达到1万量子比特。Proust表达了公司的愿景，希望到那时，他们能够证明其设备在实际的商业应用中已具备工业级的可行性。

尽管如此，该公司已经与包括EDF能源公司、西门子和强生等知名工业巨头建立了合作伙伴关系，这些合作伙伴正在探索该技术的潜在应用。

Pasqal的首席商务官Joël Kremer指出：“我们的商业化战略的核心是专注于特定行业，这些行业在当前阶段的量子计算可以提供显著的优势。”

他补充道：“我们正在与不同行业的多家客户紧密合作，Pasqal的量子计算机已被应用于优化电力网络、降低运输碳足迹以及推动人工智能和机器学习的发展。”

Pasqal采用中性原子来构建量子计算机的方法，是业界认为该公司能与如IBM这样的竞争者抗衡的原因之一。

美国风险投资公司Presidio Ventures的硬科技投资者Dominik Slonecki评价说：“IBM无疑是量子竞赛中的领跑者之一。然而，扩大基于超导量子比特的处理器——IBM目前依赖的技术，的规模依然面临巨大挑战。”

他进一步指出：“最终的量子竞赛胜出者可能会依靠替代技术。”

中性原子被视为一种极具潜力的候选技术，近期研究表明这种技术特别适合扩展。当然，还有其他方法，如光量子比特、捕获离子量子比特和硅自旋量子比特，它们各有优势和面临的挑战。

Pasqal并非唯一研究中性原子的公司。在美国，位于加利福尼亚的Atom Computing公司已生产出100量子比特的处理器，并正在开发拥有超过1千量子比特的设备。同时，位于波士顿的QuEra公司已推出256量子比特的处理器，并计划在2026年达到1万量子比特的目标。

此外，德国的planqc公司也加入了基于中性原子的量子计算行列，目前正在开发100量子比特的原型机。

但Proust指出：“我们能够展示一定数量的量子比特，关键问题却是：这些量子比特能做些什么？这正是Pasqal的独特之处。”

虽然Pasqal由学者创立，但Proust强调，公司的焦点不仅仅是科学研究，更在于如何将技术商业化。

这家初创公司是全球为数不多的几家能够生产并向客户销售量子处理器的企业之一，目前主要的客户是政府机构。

Pasqal在法国的工厂内生产量子处理器。到目前为止，公司只公开宣布了两款产品，这些产品已经售给了由欧盟支持的法国和德国的高性能计算中心，并计划于今年投入使用。目前Pasqal未公开确认具体的生产数量，但据悉至少还生产了另一台处理器，总计不足10台设备。

虽然这个数量看似不多，Pasqal的情况与其竞争对手相似。生产和销售量子处理器的公司，如法国的Quandela、英国的Quantinuum、芬兰的IQM或美国的Atom Computing，其产量也都处于个位数；而IBM则在市场上处于领先地位，已经生产了数十台设备。

Proust补充说：“如今，硬件是最稀缺的资源。当前，全球量子处理器的产量远远不能满足市场需求。”

为了应对日益增长的市场需求，Pasqal计划今年在加拿大开设第二家工厂，并计划到2025年在韩国建立第三家工厂。

他还透露，虽然目前的需求主要来自政府，但他预计私营公司也将开始下订单：“我们希望在明年夏天前能带来一些好消息。”

去年，作为其国际扩展战略的一环，Pasqal任命了Wasiq Bokhari为新任美国董事长。Bokhari是一位经验丰富的连续创业者，曾在亚马逊担任战略规划总监，并发起领导了该公司的量子计算项目。

Wasiq Bokhari

在Pasqal，Bokhari的职责是利用公司不断提升的生产能力，推动从初始阶段向规模化发展的转变。

Bokhari解释道：“我们需要关注两个主要问题。首先，我们如何扩大量子处理器的规模，确保任何型号的量子处理器都能在数量上保持稳定。其次，我们需要为新机器设定更高、更具挑战性的规格，并确保这些机器的可扩展性可以被重复实现。”

“这是一个具体的扩展问题，显示我们正在从技术层面转向商业层面。”

虽然Pasqal尚未公布其最终的生产目标，但Bokhari表明，目标是将当前的产量增加到“显著的倍数”。

这些都是投资者密切关注的数据点。量子计算机的售价可能高达数千万美元。专注于量子领域的风险投资公司Quantonation的管理合伙人Christophe Jurczak透露，他已投资Pasqal，这表明生产这类设备的公司已经开始获得稳定收入。

Jurczak补充说：“过去几年量子计算领域的变化在于，我们希望初创公司从商业角度考虑问题，而不仅是技术开发。”

“成长型投资者正在寻找商业验证，因此必须朝这个方向发展；Pasqal从创立之初就已经具备这种商业化思维。”

事实证明，吸引成长型投资者是Pasqal当前的主要任务之一。去年，这家初创公司成功筹集了1亿欧元的B轮融资，成为欧洲量子计算机领域最大的一次私募融资。然而在资本密集型的量子计算领域，下一轮融资总是迫在眉睫。

Proust表示：“虽然1亿欧元能支持我们走一段路，但我们并不担心当前资金状况。不过，确实我们一直在不断筹集资金。下一轮融资并不遥远。”

在欧洲，Proust形容A轮融资后的情况为“失败”，表明在这个领域内寻找到符合公司需求的大额风险投资并非易事。

在美国，Pasqal的竞争对手已经筹集到了庞大的资金，例如PsiQuantum公司至今已筹得近10亿美元。

Jurczak指出：“Pasqal明显需要再次进行大规模融资，数字可能达到三位数。”他补充说：“但他们具备寻找国际而非仅限欧洲的投资能力。这家法国初创公司已经获得了包括新加坡的淡马锡和沙特阿拉伯的阿美石油公司在内的支持。公司通过子公司和合作伙伴，在八个国家如法国、荷兰、德国、英国、加拿大、美国、韩国和沙特阿拉伯开展业务，并计划在美国和亚洲加倍努力。”

在这个竞争激烈、日益整合的行业中，还有另一种可能：被资金雄厚的竞争对手收购。

Proust说：“我们拥有的技术与大型国际企业不相上下，这非常有吸引力。”

Jurczak也认同这一观点：“我们的投资组合中已明显看到整合趋势，一些公司也在考虑这方面的可能性。”

“我们非常有兴趣观察这种动态，这是行业成熟过程中的正常现象。”

在学术研究和人才引进方面，欧洲提供了优越的条件。Pasqal的联席首席执行官Loïc Henriet在讨论公司策略及更广泛的欧洲市场时指出，“总体而言，虽然我们在量子计算领域的初创企业起步晚于北美几年，但在中性原子技术方面并非如此。”

Henriet强调：“在Pasqal，我们得益于一个充满活力的生态系统，以及法国及欧洲政府在支持行业发展和资助早期深度技术项目上的积极态度，这使我们能够迅速扩大规模。目前，我们正专注于全球不同地区的扩展。”

科学家们预测，量子计算机在某些计算任务上的速度可能最终将超过当前最快的超级计算机数百万倍。

Pasqal公司的首席执行官兼联合创始人Georges-Olivier Reymond表示，目前公司的量子计算机已能像经典计算机一样精确地解决复杂的金融优化问题，并希望很快展现出其优势。

与整个量子社区一样，Pasqal也急切地希望进入商业化阶段。

Reymond分享了2024年的三大目标：“第一个是让客户将一个实际用例投入生产。第二个是按计划交付内部设备。最后一个目标是开发更多应用，这对我们来说是真正进入市场和构建生态系统的关键。”

他还表示，Pasqal是一家全栈量子公司，涵盖硬件、工具、应用和培训的开发。他指出，“从中性原子技术的先锋，我们已成长为一家拥有200多名员工、业务遍布全球的组织。”目前，Pasqal已在法国、加拿大、韩国和美国等四个地区展开业务。

Reymond补充说：“当我们推出拥有数百个（希望达到1000个）量子比特的下一代设备，并利用这项技术展示真正的量子优势时，这将成为我们收入的转折点。”

参考链接（上下滑动查看更多）：

[1]https://www.business-standard.com/article/international/ibm-announces-20-billion-investment-in-new-york-for-high-tech-projects-122100700076_1.html

[2]https://www.eetimes.eu/neutral-atom-qubits-enlarge-quantum-computing-capabilities/

[3]https://sifted.eu/articles/pasqal-cco-leaves

[4]https://www.universite-paris-saclay.fr/en/pasqal-quantum-technologies

[5]https://www.universite-paris-saclay.fr/en/pasqal-quantum-technologies

[6]https://www.reuters.com/technology/french-quantum-computer-startup-pasqal-raises-100-million-euros-2023-01-24/

[7]https://www.quantamagazine.org/the-best-qubits-for-quantum-computing-might-just-be-atoms-20240325/

[8]https://www.hpcwire.com/2024/03/13/pasqal-issues-roadmap-to-10000-qubits-in-2026-and-fault-tolerance-in-2028/

[9]https://www.hpcwire.com/off-the-wire/pasqal-launches-first-neutral-atoms-quantum-computing-exploration-platform/

[10]https://sifted.eu/articles/pasqal-1000-qubit-quantum

[11]https://quantumcomputingreport.com/pasqal-unveils-quantum-roadmap-targeting-customers-in-production-by-2025/

[12]https://www.pasqal.com/about-us