加州初创公司 布利西莫 押注其针对量子计算的特定应用方法在解决从全球物流和航空航天到制药、先进材料以及能源生产和分配等一系列行业的高度复杂的实际问题时,效率更高——实际上是变革性的。 这家“通过量子计算推动创新”的公司自 2018 年以来一直在开发全栈、超导专用计算系统,并与知名研发合作伙伴合作,如 美国加州大学伯克利分校 和 劳伦斯伯克利国家实验室 以及量子计算生态系统中的其他公司。
战略差异化来自 Bleximo 的协同设计方法,其中编码和硬件设计相互遵循,重点是提高特定算法的执行速度。 产品开发的底层整体方法,涵盖从超导体的基础物理学到部署的量子计算系统的软件架构的所有内容,将算法、软件和硬件集成到一个平台中。
这种统一的开发策略对于所有用例都是相似的,尽管每个计算系统可能需要特定于给定应用程序的更改和增强。 因此,与客户和研发合作伙伴(无论是政府机构、国家实验室、学术机构还是其他技术公司)密切合作是 Bleximo 商业模式的基础,以确保详细了解他们各自的工作流程痛点和下游计算需求。
共同设计与协作
Fabio Sanches 是 Bleximo 的量子工程主管,与客户合作开发有针对性的量子算法,以解决他们的困难计算问题,同时为算法和硬件协同设计构建软件框架。 Sanches 说,特定应用的量子计算机存在的理由是从高性能计算的角度解决客户面临的挑战。 “客户通常会遇到需要大量计算能力和大量时间的问题 - 即使可以访问领先的计算资源,”他解释道。 “这些问题是研究量子计算解决方案的功效和优势的最佳选择。”
从特定类别的实际问题开始——例如,供应链优化或金融产品定价——Sanches 及其同事的任务是了解哪些量子算法对解决相关问题有意义。 缩短执行时间和加快操作的最终结果取决于 Bleximo 算法团队与硬件工程功能之间的紧密互通。
“这是我们为客户增加价值的反复过程,”桑切斯指出。 “最终,由于量子计算机最适合解决某些问题,我们认为通过共同开发量子算法、量子处理器和针对这些特定应用进行调整的支持硬件来构建完全针对这些任务量身定制的系统是有意义的。”
降低成本和复杂性
反过来,特定于应用程序的方法意味着 Bleximo 能够消除与量子计算系统相关的大量硬件开销,从而降低了前期投资。 “我们的口号是降低复杂性转化为更高的可靠性以及更低的资本和运营成本,”公司硬件工程总监 Chiara Pelletti 解释道。 在系统的尖端,这意味着量子比特和耦合器——以及处理器组件、微波控制器和其他硬件构建块——只是在“必备”而不是“必备”的基础上添加的。
“目标是为特定应用的量子处理器找出最佳架构——需要多少不同类型的量子比特以及它们如何相互连接——并设计硬件以确保它能够有效地运行特定的门操作,”佩莱蒂补充道。 换句话说:在硬件中设计最简单的架构,为软件提供必要的功能,同时构建一个有可能随着时间的推移扩展到更多量子比特的平台。
为了简化这些特定应用的超导量子处理器的设计,Pelletti 和她的团队开发了一种用于量子芯片优化的软件工具——实际上是自动芯片布局,以优化所有处理器组件的布局。 “工作流程包括微调越来越大的处理器区域,目标是满足规范和改善相干时间,这是一个量子比特基本上可以‘保持活力’的时间,”她补充道。 “设计耦合以加快门和读出过程,同时降低噪声水平,使我们能够在处理器保持连贯的同时增加可以执行的操作数量。”
放大来看,佩莱蒂和她的团队的核心技术驱动因素是消除任何可能影响量子位操作的干扰; 设计平台以减少经典串扰; 并在芯片本身中引入 ad-hoc 过滤设备,以保护量子位免受退相干。 围绕封装技术的谨慎选择对于最大限度地提高一致性也至关重要,而数据驱动的芯片设计方法是一切的基础,包括关键性能指标的实验验证(和迭代)及其对微制造工艺、芯片封装、低温操作条件和控制电子设备。
一切以人为本
尽管存在技术差异化因素,Bleximo 的价值主张完全是关于它的人——或者更准确地说,是团队的集体领域知识和专业知识与新兴量子计算行业快速发展的需求之间的一致性。 “在硬件和软件方面,我们的优势在于拥有一群才华横溢的工程师——专注于运营执行以及可扩展性、可制造性和可重复性等问题——与为开创性应用研究做好准备的科学家一起工作,”桑切斯解释道。
就 Bleximo 而言,它的独特之处还在于拥有一支具有低温科学和技术专业知识的机械工程师团队——特别是实现超导量子处理器的超低温运行所需的稀释制冷子系统和专用接线。 “我们可以将整个量子计算系统的物理特性考虑在内,因为我们拥有跨学科的内部专业知识,”桑切斯补充道。 “通过这种方式,我们正在创建解决方案来解决这种新兴技术的根本问题——最终将计算能力带入未知领域的解决方案。”
更广泛地说,Pelletti 认为,量子计算代表了物理科学和工程领域有才华的研究生和研究生的一条引人注目的职业道路,特别是那些对在尖端物理和技术发展之间的接口上持续解决问题感兴趣的学生。 “加入一家初创公司是接触该领域所有核心学科的好方法——处理器设计、测试、低温和算法开发——这样你就可以弄清楚你的偏好在哪里,”她总结道。
使量子计算机实用化
Alexei Marchenkov 是 Bleximo 的创始人兼首席执行官。 他在这里给 物理世界 标题对初创公司的商业和技术路线图的看法。
您希望吸引什么样的客户和研发合作伙伴?
Bleximo 对特定应用系统的关注为我们提供了独特的优势,尤其是对于已经建立了量子计划的组织。 我们热衷于与对他们的计算问题有细致入微的了解的团队合作,以及他们针对给定问题或工作流程中的痛点的量子计算解决方案的目标。
在这种情况下,我们可以立即与客户坐下来开始设计量子计算系统以满足他们的要求,并与他们密切合作,直至部署量子模块。 从我们的角度来看,例如,主要职责是设计新的重磅药物的制药科学家不需要知道如何对量子计算机进行编程。 相反,我们会将量子计算整合到他们的日常运营中。
您如何利用量子科学技术领域的新兴产业生态系统?
除了我们现有的客户和合作伙伴合作之外,一项计划中的举措是将更多的学术和政府研究人员以及量子初创企业纳入其中。 我们目前与研究机构和公司有几个正在进行的项目,为量子计算、传感和通信开发产品。 这些合作伙伴关系加速了我们自己的平台开发,同时创造了收入。
近期和中期的成功是什么样的?
目前,Bleximo 的首要任务是不断改进产品和技术创新,开发能够提高我们超导量子处理器性能的架构、算法和编译方法。
在接下来的 12 个月里,我们将部署针对几种特定算法的处理器——在 16 到 XNUMX 个量子位的级别——并与战略合作伙伴网络启动 beta 测试。 这里的背景是,连接性、保真度和相干性时间通常是开发人员的瓶颈,远远超过大量的量子比特。 我们的合作伙伴将能够在我们的后端运行他们的软件,并将其性能与其他后端的性能进行比较。
三年后,我们计划将处理器扩展到 1000 量子位。 考虑到这一点,我们正在开发一种混合处理器架构,它结合了超导和光子技术,我们相信这将解锁对高密度芯片上超导量子位的更便宜和更可靠的控制——在 1000 英寸晶圆上高达 6 个量子位.
该职位 Bleximo 通过特定于应用程序的方法建立其竞争优势 最早出现 物理世界.
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