D-Wave Quantum Inc.是一家量子计算公司，总部位于加利福尼亚州帕洛阿尔托和不列颠哥伦比亚省本那比。该公司以开发和销售利用量子效应的计算机而闻名，具体通过一种称为量子退火的技术来解决优化问题。该公司声称是全球首家将此类系统商业化的企业，早期客户包括洛克希德·马丁、南加州大学、谷歌/NASA和洛斯阿拉莫斯国家实验室。与运行通用算法的通用量子计算机不同，D-Wave的机器是专用型的，利用量子退火来寻找对应于解的低能态。
该公司的起源可追溯至不列颠哥伦比亚大学（UBC）的研究，创始人在那里寻求应用凝聚态物理原理来制造实用的量子计算设备。二十多年来，D-Wave不断迭代处理器设计，将量子比特数量从16个增加到超过一千个，并从硬件扩展到云服务、软件工具以及金融和医疗等领域的合作伙伴关系。该公司在该领域的贡献在于展示了量子效应在实际计算中的应用，尽管量子与经典性能之间的区别仍存在争议。
历史
D-Wave由Haig Farris、Geordie Rose、Bob Wiens和Alexandre Zagoskin于1999年创立。Farris在UBC教授商业课程，Rose在那里获得博士学位，Zagoskin担任博士后研究员。公司名称来源于其最初的量子比特设计，该设计使用了d波超导体。D-Wave总部位于不列颠哥伦比亚省温哥华，并在UBC设有实验室空间，后来迁至现址本那比。该公司还在帕洛阿尔托设有办公室。
在早期，D-Wave资助了量子计算的学术研究，与UBC、IPHT Jena、舍布鲁克大学、多伦多大学、特文特大学、查尔姆斯理工大学、埃尔朗根大学和喷气推进实验室建立了合作伙伴关系，直到2005年公开列出这些联系。2014年6月，D-Wave宣布与计算金融公司1QBit和癌症研究组织DNA-SEQ建立量子应用生态系统。2018年，它加入了NTT和其他合作伙伴。
现代时间线包括：2011年5月11日，D-Wave宣布推出D-Wave One，这是首款商用量子上行链路，具有128个量子比特。原型机Orion于2007年展出，28量子比特处理器于2007年11月进行了演示。2013年5月，NASA、谷歌和USRA为D-Wave Two启动了量子人工智能实验室。2014年2月，D-Wave登上《时代》杂志封面，凸显了投资者的热情和内在的怀疑态度。2015年8月20日，D-Wave 2X拥有超过1000个量子比特，并于2015年9月28日安装在NASA艾姆斯研究中心。2017年1月，D-Wave 2000Q发布，同时发布了Qbsolv等开源工具。同样在2018年，Leap云服务推出。
2025年，D-Wave向德国于利希研究中心出售了一套Advantage系统，安装在于利希超级计算中心。JSC科学家在《自然》杂志上发表了关于假真空衰变模拟的结果。同样在2025年，D-Wave在《科学》杂志上发表了一种磁性材料的模拟，声称比经典方法更快，但物理学家提出了质疑。2026年1月，D-Wave收购了Quantum Circuits Inc.，系统公司Robert Schol成为首席科学官。2026年7月27日，首席执行官Alan Baratz敲响了纳斯达克开盘钟，标志着该公司上市首秀。
量子退火与技术
量子退火是一种利用量子涨落效应（包括隧穿）来寻找函数全局最小值的方法。这与门模型量子计算不同，后者更灵活但更难实现。D-Wave的范式是将优化问题编程为伊辛或QUBO能量景观，然后让量子系统演化到基态。这特别适用于物流、金融、机器学习类选择任务中的组合优化问题。
数学复杂性：对于具有n个二元变量的问题，量子退火器可以在叠加态中同时探索许多状态。然而，由于误差和退相干，对一般问题的优势尚未得到证明。每个处理器上的量子比特阵列和耦合器采用协同制造。
基本思想源于凝聚态物理中关于磁体中量子退火的研究，由Gabriel Aeppli和Tomas Rozembaum及其合作者提出，基于Bikas Chakrabarti的理论。Mitchell及其同事提出了自旋玻璃搜索中的量子隧穿。这些被Edward Farhi、Seth Lloyd、Terry Orlando和Bill Kaminsky（MIT）重新表述为计算模型，他们在2000年和2004年给出了使用超导磁通量子比特的理论模型（绝热量子计算和量子退火），D-Wave对此进行了改编。
计算机系统
Orion原型机
2007年2月13日，D-Wave在山景城计算机历史博物馆展示了Orion。它运行了三个应用程序：药物先导物的分子相似性搜索、具有兼容性的座位安排和数独求解器。该16量子比特处理器在JPL微系统实验室制造。
量子处理器代次
- D-Wave One（2011年）：128量子比特芯片，商用型，被营销为首款商用量子计算机。
- D-Wave Two（2013年）：512个量子比特；被谷歌和NASA用于量子机器学习研究，也用于巴巴原子研究。
- D-Wave 2X（2015年）：1000多个量子比特，安装在NASA艾姆斯研究中心。
- D-Wave 2000Q（2017年）：最多2000个量子比特。
- Advantage（2020年）：超过5000个量子比特，配备新型耦合器。
物理处理器是超导的，使用约瑟夫森结和铌电路的融合，在稀释制冷机中冷却到接近绝对零度。
云与软件
Leap是一种量子云服务，自2018年起可用，允许通过AWS和谷歌云远程使用D-Wave系统。2017年1月，D-Wave开源了其QUBO求解器Qbsolv，可在量子和经典调度器上运行。该套件包括一个用于Ocean的软件库，与AI集成。2020年，D-Wave宣布了一种混合堆栈，结合经典和量子方法，以增加可求解的问题。
机器学习合作
2013年量子AI实验室的初始动机是探索使用量子退火器进行机器学习和神经网络训练。D-Wave的问题表述可以映射到机器学习模型的采样训练，例如玻尔兹曼机和深度神经网络训练。谷歌和OpenAI等合作伙伴已使用D-Wave系统进行探索。例如，它已被用于加速AI代理的强化学习。
科学接受度与争议
主要争议在于D-Wave系统是否真正在样本处理上实现实际量子加速。2019年，谷歌团队和D-Wave科学家发表了一项研究，显示相对于经典克隆存在量子优势的证据，但他们后来因经典启发式方法而撤回。2025年《科学》杂志上的一篇论文持不同意见。
尽管如此，D-Wave计算机在技术上是量子的：它们使用非平凡态的叠加，产生量子相干性。截至2025年，对于优化问题，它是门模型的良好替代方案，因为其稳健且快速。
未来与人类终点
2026年，D-Wave通过收购Quantum Circuits扩展了通用量子电路方法。该公司在纳斯达克上市，公开交易。金融、物流、医疗等潜在领域仍处于前沿。