D-Wave (QBTS): Kvanttilaskennan kaupallistaminen

Kvanttilaskentaa odotetaan mullistavan laskentatehoa, koska tämä uusi laskentamuoto poikkeaa radikaalisti perinteisestä laskennasta. Sen sijaan, että se käsittelisi binäärisiä tuloksia (1 ja 0), se voi käsitellä “kvanttibittejä”, joita kutsutaan kubitteiksi, joissa hiukkasen data on joko 0 JA 1 samanaikaisesti, tai 1, tai 0.

Tämä mahdollistaa kvanttitietokoneiden testata valtavia mahdollisuuksien määriä samanaikaisesti, toisin kuin tavalliset tietokoneet, jotka käsittelevät tehtäviä yksi askel kerrallaan. Tämän seurauksena ne voivat ratkaista ongelmia, jotka olisivat perinteisellä binäärisellä, piisirulla laskennalla käsittämättömiä.

Kuitenkin olosuhteiden luominen, joissa kubitit ovat riittävän vakaita hyödyllisen laskennan suorittamiseen, on ollut todellinen haaste.

Yksi polku on käyttää suprajohtavia materiaaleja (materiaaleja, joilla ei ole sähkövastusta), mutta se toimii vain äärimmäisen matalissa lämpötiloissa. Tämä kuluttaa paljon energiaa, on kallista ja vaikeaa toteuttaa.

Toinen vaihtoehto on käyttää niin kutsuttua trapped-ion‑teknologiaa. Sen sijaan, että käytettäisiin suprajohtavia siruja, se hyödyntää yksittäisiä varautuneita atomeja (ioneja), jotka pidetään paikallaan magneetti- ja sähkökentillä tyhjiökammiossa, ja joita ohjataan sekä mitataan tarkkojen laserien avulla.

Toisin kuin suprajohtavat sirut, tämä luo erittäin vakaita järjestelmiä, joissa kvanttitilat kestävät sekunneista minuutteihin mikrosekuntien sijaan. Tämä on kuitenkin vähemmän tehokasta laskentatehon suhteen, ja kvanttitietokoneiden verkottaminen on vaikeaa.

Toistaiseksi suurin osa teollisuuden huomion kohdistuu näihin kahteen teknologiaan, ja teknologiajättiläiset kuten Google, IBM ja Microsoft (MSFT ) keskittyvät suprajohtavaan teknologiaan, kun taas yritykset kuten Honeywell keskittyvät trapped-ion‑teknologiaan.

Kuitenkin kolmas polku on olemassa, joka saattaa olla juuri oikealla tasapainolla liian alhaisen luotettavuuden ja liian hitaiden laskujen välillä: kvanttiannealoituminen.

Eräs yritys on erityisesti tämän teknologian mestari, ja se voisi nousta varhaisessa vaiheessa kvanttilaskennan todellisiin sovelluksiin johtavaksi toimijaksi: D‑Wave

D-Wave – yleiskatsaus

D-Wave – historia

D-Wave perustettiin vuonna 1999, kauan ennen kvanttilaskennan hypeä, jolloin internetkin oli vielä uusi, kukoistava teknologia. Sen nimi viittaa yrityksen käyttämään varhaiseen kubittimuotoon, D‑Wave‑suprajohtimiin.

Yritys toimi alun perin British Columbia -yliopiston sivuliikkeenä, jossa sillä on edelleen toimipaikat, sekä toisessa Palo Altossa, Kaliforniassa, ja pian tulevassa uudessa yrityspääkonttorissa ja keskeisessä Yhdysvaltain tutkimus‑ ja kehityslaitoksessa Boca Ratonissa, Floridassa.

Vuonna 2007 yritys loi Orion‑prototyypin, 16‑kubittisen prototyyppijärjestelmän, joka oli ensimmäinen julkinen kvanttiprosessorin demonstraatio.

Yritys teki ensimmäisen kaupallisen myyntinsä vuonna 2011, 128‑kubittisen prosessorin, joka myytiin Lockheed Martinille (LMT ). Myynti laajeni myöhemmin NASA:lle ja Googlelle, tarjoten 500‑2000 kubittisia kvanttitietokoneita.

Vuonna 2020 yritys siirtyi myymään pelkästään kvanttitietokoneiden laitteistoa myös tarjoamalla pilvipohjaista pääsyä kvanttilaskentaan Leap‑alustan kautta, yhdessä Advantage‑järjestelmän kanssa, jossa on 5 000 kubittia.

Tämä tarjous keskittyi todellisiin optimointiongelmiin ja teollisiin sovelluksiin, eikä niinkään teoreettisiin tai kokeellisiin tavoitteisiin, joita useimmat muut kvanttilaskentajärjestelmät tavoittelevat.

“Tämä kubittimäärän ja yhteyksien kasvu tarkoittaa, että suurempia sovellusongelmia voidaan ratkaista suoraan kvanttipiirillä. Advantage‑QPUt voivat käsitellä syötteitä, jotka ovat keskimäärin 3‑kertaa suurempia kuin 2000Q‑QPUn syötteet. Lisäksi sovellusongelmat voidaan upottaa tiiviimmin Advantage‑QPUn (tiiviimpi upotus liittyy parempiin ratkaisuihin).”

Nämä kvanttitietokoneet perustuivat kaikki kvanttiannealoitumiseen, menetelmään, joka on ihanteellinen keräämään enemmän kubitteja kuin trapped‑ion‑tietokoneet ja on luotettavampi sekä helpompi skaalata kuin suprajohtavat kvanttisirut.

Vuodesta 2019 alkaen yritys on myös laajentanut porttimalliprosessoreihin, “tavalliseen” suprajohtavaan kvanttilaskentateknologiaan, täydentäen kvanttiannealoitumisen kykyjä (katso alta tarkemmat selitykset kummastakin), minkä seurauksena yritys brändää itseään “Maailman ainoaksi kaksialustaiseksi kvanttilaskentayritykseksi”.

Lähde: D-Wave

“Vaikka annealing‑kvanttilaskenta loistaa optimoinnissa, materiaalien simuloinnissa ja tietyissä AI‑työkuormissa, porttimalli‑kvanttilaskenta odotetaan edistävän sovelluksia kuten kvanttikemia, molekyylisuunnittelu ja seuraavan sukupolven energian varastointi.”

Yritys listautui julkisesti vuonna 2022 SPAC‑fuusion kautta New Yorkin pörssissä.

Lopuksi D‑Wave teki kiistanalaisen “kvanttiylivallan” väitteen vuonna 2025, julistaen, että se oli ensimmäinen kerta, kun kukaan on onnistuneesti käyttänyt kvanttilaskentaa ratkaistakseen tieteellisesti merkittävän ongelman nopeammin kuin perinteisillä tietokoneilla.

“He tutkivat tiettyä ongelmaa, jossa materiaalin lämpötila alkaa absoluuttisesta nollapisteestä, ja kvanttifluktuatioiden avulla se siirtyy tilasta toiseen. He arvioivat, että heidän koneensa saavutti tuloksen eksponentiaalisesti nopeammin kuin mikään klassinen laskenta.”

Vaikka joidenkin muiden tiedemiesten tiimit väittävät voivansa tai ovat tehneet saman klassisella tietokoneella, tämä oli hyvä esimerkki siitä, että D‑Wave‑kvanttiannealoitumisteknologia on nopeasti nousemassa kilpailukykyiseksi vaihtoehdoksi olemassa oleville supertietokoneille.

“Nämä ovat 25 vuoden laitteisto‑ ja tutkimuskehityksen tuloksia D‑Wavessa,”

Mohammad Amin – vanhempi fyysikko D‑Wavessa.

D-Wave – numerot

Huolimatta kaupallisen menestyksen ja pilvipalvelun alkamisesta D‑Wave tulisi edelleen nähdä teknologiayrityksenä, jossa painopiste on vahvasti T&K:ssä, sillä sillä on vain 385 työntekijää, joista noin 20 %–25 % omaa tohtorintutkinnon.

Yrityksellä on jopa 290 myönnettyä Yhdysvaltain patenttia sekä yhteensä yli 800 myönnettyä ja odottavaa patenttia maailmanlaajuisesti. Tämä asettaa D‑Waven kolmanneksi suurimmaksi kvanttipatenttiportfolioiden osalta maailmanlaajuisesti, juuri IBM:n ja Alphabetin (Google) jälkeen (GOOG ). Yli 60 % D‑Waven patenteista kattaa kvanttiprosessorien ydinfysiikan, sirujen valmistuksen ja kehittyneen kriogeenisen infrastruktuurin.

D‑Wave laskee yli 100 yrityskumppania, keskittyen sektoreihin kuten rahoitus, teollisuusyritykset (kemikaalit, teräs, rakennus ym.), telekommunikaatio jne.

Lähde: D-Wave

Jo nyt puolet D‑Waven asiakkaista on kaupallisia yrityksiä, 65 % liikevaihdosta tulee kaupallisilta asiakkailta, joista 45 % on Forbes Global 2000 -asiakkailta. Nämä yhteistyöt eivät ole pelkästään akateemisia, vaan niitä hyödynnetään jo säännöllisesti konkreettisissa käyttötapauksissa.

Esimerkiksi D‑Wave‑työkaluja käyttävät jo AT&T (T ) vähentääkseen verkko‑optimointitehtävän käsittelyaikaa noin tunnista alle 15 sekuntiin. Toinen asiakas käyttää sitä aikataulujen optimointiin:

“Automaattinen aikatauluttaja säästää sekä aikaa että vaivaa, lyhentäen aiemmin 80‑tunnin tehtävän vain 15 tunnin viikkotyöksi – 80 % ajansäästö.”

Pattison Food Group
https://www.youtube.com/watch?v=CWXzdf4x6xU&list=PLPvKnT7dgEsueC42YKXifcQjWAlG0kcKm&index=18

CaixaBank (48CA.DE ), johtava pankki Espanjassa, käytti D‑Wavea optimoidakseen korkean nopeuden kaupankäynti‑portfolion suunnittelua. Se, mikä normaalisti kesti pankissa useita tunteja laskentaa, supistui kvanttilaskentateknologian avulla muutamiin minuutteihin.

“Kvantti‑hybridisratkaisut ovat merkittävästi vähentäneet laskenta‑aikaa monimutkaisten rahoitusongelmien ratkaisemiseksi, parantaen sijoitusportfolion optimointia, nostamalla joukkovelkakirjasalkun sisäistä tuottoa (IRR) ja minimoimalla riskienhallintaan tarvittavaa pääomaa, yhteistyön tuloksena.”

D‑Wave Advantage2, joka julkaistiin vuonna 2025, näyttää yli 4 500 aktiivista kubittia. Tämä on lievä lasku Advantage1:n 5 000 kubittiin verrattuna, mikä on strateginen kompromissi suorituskyvyn, laadun ja prosessorin tarkkuuden merkittävän parantamisen vuoksi.

Yksi tärkeimmistä muutoksista on siirtyminen 20‑tien kubittiyhteyksiin, 15‑tien yhteyksien sijaan, mikä mahdollistaa monimutkaisempien optimointiongelmien suoremman kartoituksen sirulle. Toinen parannus Advantage2:ssa on, että kvanttikoherenssiaika on kaksinkertaistunut ja kohinaa on vähennetty 75 %, mikä johtaa 20‑kerran–25 000‑kerran nopeutukseen vaikeissa optimointi‑ ja materiaalitieteen ongelmissa.

D‑Wave aikoo lanseerata Advantage3:n, järjestelmän, jossa on 20 000 kubittia, vuoteen 2029 mennessä, ja laajentaa edelleen 100 000 kubittiin vuoteen 2031 mennessä.

Lähde: D-Wave

D‑Wave:n teknologiat

D‑Wave:n kvanttiannealointiteknologia

D‑Waven teknologian olennaista fysiikkaa on, että kvanttiannealoitumisprosessorit luonnollisesti palauttavat matalan energian ratkaisut. Jos siis pystyt mallintamaan todellisen ongelman energian minimointiongelmana, kvanttitietokone voi spontaanisti löytää parhaan vaihtoehdon saavuttaakseen minimienergiatilan, mikä mallin kautta kääntyy suoraan vastaukseksi esimerkiksi aikataulutus‑haasteisiin tai reitinetsintäongelmiin (optimointiongelmiin).

Toinen ongelmaluokka, jonka kvanttiannealoitumisteknologia voi ratkaista, on näytteenottotehtävät. Tässä tapauksessa yleiskatsaus erilaisiin matalan energian tiloihin voi auttaa suuntaamaan koneoppimismallia oikeaan suuntaan.

“Monien matalan energian tilojen näytteenotto ja energiamaiseman muodon karakterisointi on hyödyllistä koneoppimistehtävissä, joissa halutaan rakentaa todennäköisyysmalli todellisuudesta.”

Tässä etuna on, että todennäköisyysmalleja käytetään nimenomaan epävarmuuden käsittelemiseen huomioimalla tiedon puutteet ja virheet datalähteissä.

“Esimerkiksi, kun koulutetaan kuuluisalla MNIST‑käsinkirjoitettujen numeroiden datasetillä, tällainen malli voi generoida kuvia, jotka muistuttavat käsinkirjoitettuja numeroita ja ovat yhdenmukaisia koulutusjoukon kanssa.”

Yksityiskohtaisemmin kvanttiannealoituminen toimii siten, että yksittäisiä kubitteja kytketään toisiinsa, jolloin ne voivat vaikuttaa toisiinsa. Jokainen lisäpari kytkettyjä kubitteja kasvattaa tietokoneen kapasiteettia eksponentiaalisesti, kun taas klassisessa laskennassa kapasiteetin lisääminen tapahtuu lineaarisesti.

“Kahdella kubitilla on neljä mahdollista tilaa, joille voidaan määritellä energiamaisema; kolmella kubitilla kahdeksan. Jokainen lisäkubit kaksinkertaistaa tilojen määrän, joille energiamaisema voidaan määritellä.”

Siksi kubittien yhteyksien ja vakauten lisääminen on yhtä merkittävää kuin niiden kokonaismäärä, sillä vakavammat kubitit ovat käyttökelpoisia useampiin laskelmiin, ja enemmän yhteyksiä kasvattaa laskentatehoa eksponentiaalisesti.

Miksi D‑Wave katsoo, että kvanttiannealoituminen on täydellinen vaihtoehto todellisiin sovelluksiin:

• Annealoituminen on vakaampi ja luotettavampi kuin muut suprajohtavat kvanttilaskentamenetelmät, ja sen toteuttaminen on helpompaa, mikä tekee siitä skaalautuvamman tuhansiin tai kymmeniin tuhansiin toimiviin kubitteihin.
• Annealoitumiskubitit ovat nopeampia kuin trapped‑ion‑teknologian kubitit, mikä mahdollistaa monimutkaisempien laskelmien suorittamisen nopeammin ja tekee niistä kilpailukykyisiä perinteisiä supertietokoneita vastaan.

Kaiken kaikkiaan tämä tekee annealoitumisesta rajoitetumman sovelluksiltaan, pääasiassa optimointi‑ ja hakutehtäviä, mutta se tarjoaa myös tehokkuutta ja varhaisen markkina‑edun verrattuna yleisempiin kvanttitietokoneisiin.

D‑Wave:n porttimalliteknologia

Kun puhutaan “suprajohtavasta kvanttilaskennasta”, ihmiset yleensä viittaavat porttimalliteknologiaan, jossa käytetään hallittua loogisten porttien sarjaa, tavalla, joka muistuttaa enemmän perinteistä laskentaa.

Tämä on luonteeltaan universaalimpi teknologia, jota voidaan soveltaa laajempaan ongelmavalikoimaan kuin annealoitumistekniikan rajoitettu joukko. Tämä on suosittu lähestymistapa yrityksillä kuten IBM, Google, Rigetti ym.

Viime aikoina D‑Wave on nopeuttanut laajentumistaan tällä alalla hankkimalla Quantum Circuits Inc. (QCI) täysin osakkein toteutetulla kauppasummalla, jonka arvo on enintään 550 miljoonaa USD.

Sijoittajan näkökulmasta tämä voi olla hieman hämmentävää:

• Toisaalta se muuttaa D‑Waven “yksi temppu” –yrityksestä yritykseksi, jolla on olemassa olevia sovelluksia ja asiakkaita, sekä yleiskäyttöiseksi kvanttilaskentayritykseksi, jolla on laajempi pitkän aikavälin markkina‑alue.
• Toisaalta se osoittaa, että pelkkä annealoituminen saattaa olla liian rajoittunut, ja herättää kysymyksen, pystyykö D‑Wave kilpailemaan suoraan jättiläisten kuten IBM:n tai Googlen kanssa.

Kysymys ei siis ole niinkään, onko porttipohjainen malli D‑Wavelle hyödyllinen, vaan toiko se kilpailuetua.

Yksi myönteinen seikka on, että annealoitumisessa käytetty kriogeeninen teknologia siirtyy hyvin porttimallisiruilla, mikä vähentää tarvittavaa investointia. Erityisesti D‑Waven sirun sisäinen kriogeeninen ohjaus vähentää massiivista johdotuspakettia kvanttijääkaapin sisällä, ja voi osoittautua ainutlaatuiseksi kilpailueduksi vuosikymmenen aikana, jonka aikana D‑Wave on käsitellyt alan suurimpia kubittimääräisiä kvanttitietokoneita.

“Rakentamalla järjestelmiä kymmenillä tuhansilla suprajohtavilla kubitteilla D‑Wave joutui ratkaisemaan johdotuspulman ennen kuin kukaan muu tarvitsi sitä. Nyt kun porttipohjaiset järjestelmät lähestyvät mittakaavaa, jossa johdotus on rajoittava tekijä, D‑Wavella on teknologia, jonka kilpailijat joutuvat kehittämään alusta alkaen tai lisensoimaan.

Sal Magnone”

Toinen myönteinen seikka on, että Leap‑Quantum‑Cloud on jo tuttu D‑Waven asiakkaille, jotka käyttävät sitä päivittäin, ja he voivat ajan myötä siirtyä porttimalliteknologiaan muihin sovelluksiin, kun teknologia kehittyy. Annealoitumisen aloittaminen on myös helpompaa asiakkaille, sillä se hyödyntää Python‑työkaluja kuten D‑Wave Ocean SDK, eikä vaadi monimutkaista piirikokoonpanoa (esim. Qiskit).

Toinen mahdollinen keskeinen teknologinen etu on dual‑rail‑kubitit, jotka käsittelevät virheiden havaitsemista natiivisti sirutasolla, myös Quantum Circuits Inc.‑hankinnan myötä. Ajatus on, että sen sijaan, että rakennettaisiin massiivisia järjestelmiä ja korjattaisiin virheitä myöhemmin ohjelmistolla, dual‑rail‑kubitit varmistavat, että virheet nostavat fyysisen lipun heti tapahtumisen hetkellä.

Lähde: D‑Wave

Koska virheiden vähentäminen ja korjaaminen on merkittävä pullonkaula kvanttiteknologiassa, tämä voi olla erittäin tärkeä yrityksen tulevaisuuden kannalta ja sen kvanttimalleihin nopean skaalautumisen mahdollistamiseksi.

“Osana D‑Waven laajempaa kaksialustastrategiaa porttimalliteknologia täydentää tuotantovalmiita annealoitumisjärjestelmiämme. Tämä laajentaa organisaatioiden tutkittavien laskennallisesti monimutkaisten ongelmien kirjoa, kun kvanttilaskenta kehittyy, mukaan lukien alueet kuten kvanttikemia, materiaalitiede ja AI.”

Dr. Alan Baratz – D‑Waven toimitusjohtaja

Kuitenkin D‑Waven porttimalli on toistaiseksi melko pienempi kuin kilpailijoiden. Se tuottaa tällä hetkellä vain 17‑kubittisen järjestelmän. Tavoitteena on tuottaa 49‑kubittinen järjestelmä vuonna 2027 ja 181‑kubittinen vuonna 2028. Tällä tahdilla yritys odottaa, että virheiden rinnakkaisvähennys mahdollistaa ensimmäisen virheenkestävän algoritmin vuonna 2030 ja ensimmäiset todelliset sovellukset vuonna 2032.

Lähde: D‑Wave

D‑Wave:n teknologiasovellukset

Kuten mainittua, yksi keskeinen sovellus D‑Waven kvanttiannealoitumislaskennassa on aikataulutus, joko tuotanto‑tai toimitus‑ ja logistiikka‑alueilla. Kun toimitusketjut monimutkaistuvat, tuhansien osien tai pakettien käsittely sekä tilausten, kuljetusten ja toimitusten optimointi voi muuttua perinteisillä menetelmillä ratkaisemattomaksi ongelmaksi. Lisäksi tekijöiden, kuten ajoneuvokapasiteetin, aikarajoitteiden, jatkuvasti muuttuvien liikennetilanteiden ja kestävän kehityksen käytäntöjen, huomioon ottaminen lisää monimutkaisuutta.

Toinen aikataulutuksen muoto, jonka kvanttiannealoituminen voi ratkaista tehokkaammin, on työvoima‑aikataulutus. Tämä mahdollistaa yrityksille työntekijöiden aikataulutuksen tehokkaamman hallinnan ottaen huomioon esimerkiksi vuorotoiveet, muuttuvat säädökset ja sairauspoissaolot.

Lopuksi toinen sovellus on resurssien hallinta, jossa termi “resurssi” kattaa laajasti materiaaleja, varoja ja henkilöstöä. Sama menetelmä on esimerkiksi teleyritysten kaistanleveyden resurssien hallinnassa mobiiliverkoissa raskaiden käyttöjaksojen aikana.

“Se ratkaisee resurssikonfliktit hallitsemalla kilpailevia vaatimuksia eri osastojen välillä, tasapainottaa työkuormia estäen pullonkauloja ja kohdistaa resurssit kriittisiin projekteihin vahvemman vaikutuksen saavuttamiseksi. Tämä lähestymistapa voi vähentää hukkaa, nostaa tuottavuutta ja auttaa saavuttamaan kestävän kilpailuedun.”

Lähde: D‑Wave

D‑Wave:n sijoittajien yhteenveto

Sijoittajien tulisi olla tietoisia siitä, että kvanttilaskenta on nouseva ja erittäin kilpaillut ala.

Lähes jokainen kvanttiyritys näkee itsensä valinneen oikean teknologisen polun, joko koska se on luotettavampi (ion‑trapped), markkinoille valmiimpi (annealoituminen) tai sillä on suurempi skaalautuvuuspotentiaali (suprajohtava).

Silti kvanttiannealoitumistietokoneiden käyttöönotto kasvavassa mittakaavassa todellisten bioteknologian, telekommunikaation tai pankkialan ongelmien ratkaisemiseksi on vaikuttava saavutus, ja D‑Wave saattaa olla yllättävä voittaja alalla, kun keskustelut keskittyvät usein muihin yrityksiin, jotka käyttävät erilaisia kvanttilaskentateknologioita.

On myös mahdollista, että D‑Waven ainutlaatuinen kokemus suurten, monituhatta‑kubittisten kaupallisten kvanttitietokoneiden rakentamisesta maksaa itsensä takaisin “tavallisissa” suprajohtavissa malleissa.

Erityisesti se on antanut yritykselle ainutlaatuisia patentteja kriogeenisessa ohjauksessa ja mahdollistanut virheiden havaitsemisen natiivisti sirutasolla, mikä on jotain, mitä suuremmat toimijat eivät pysty toteuttamaan omassa porttimalliteknologiassaan.

Vuoden 2024 lopussa yritys näytti olevan pulassa ja saattaa loppua ilman rahoitusta ennen kuin se saavuttaa kaupallisen mittakaavan. Uusien sopimusten jatkuvan virran suurten yritysten kanssa annealoitumis‑kvanttilaskennassa (myös pilven kautta) sekä ainutlaatuinen IP porttimalliteknologiassa tekee tilanteesta tänään hyvin erilaisen.

Samaan aikaan, kun liikevaihto oli vain 1,9 miljoonaa USD vuonna 2026 Q2, suurin osa nykyisestä monimiljardi‑dollarisesta arvostuksesta perustuu yrityksen potentiaaliin, ja riskin hajauttaminen useiden kvanttilaskentateknologioiden välillä voi olla viisainta lähestymistapaa alalla, joka kehittyy erittäin nopeasti.

Viimeisimmät D‑Wave (QBTS) -osakkeen uutiset ja kehitykset