科技與未來的交集：認識 Rigetti Computing

Rigetti Computing, Inc.（股票代號：RGTI）是一家專注於量子計算的公司，成立於2013年，總部位於美國加州伯克利。該公司致力於開發超導量子處理器和量子電腦，並透過雲端平台提供量子計算服務。Rigetti的專有量子經典基礎設施可與公共和私有雲端進行超低延遲整合，實現高性能的實用量子計算。他們開發了業界首款用於可擴展量子計算系統的多晶元量子處理器，為全球企業、政府和研究客戶提供服務。

近期重大發展

• 股價大幅上漲：在過去三個月中，Rigetti的股價飆升了843%，達到52週新高的3.67美元。
• 成功籌集資金：公司透過直接發行5000萬股股票，以每股2.00美元的價格籌集了1億美元，資金將用於營運資金和一般公司用途。
• 技術路線圖更新：公司計劃在2025年中推出36量子位系統，並在2025年底前推出超過100量子位的系統，旨在提升量子計算能力和準確性。

大漲原因?

• 量子計算領域的重大突破：近期，Alphabet旗下的Google Quantum AI部門宣布在量子計算方面取得重要進展，這一消息提升了投資者對整個量子計算行業的信心，帶動相關公司的股價上漲。
• 市場對量子計算技術的興趣增加：投資者對量子計算技術的潛力表示樂觀，認為其可能成為下一個科技領域的重大突破，這種市場情緒推動了包括Rigetti在內的量子計算公司股價上升。
• 近期立法進展：美國參議院提出新的兩黨立法，建議在五年內為量子研究和開發提供27億美元的聯邦資金，這顯示政府對量子計算領域的重視，進一步激發了市場對相關公司的投資熱情。

量子晶片生產簡介

量子運算晶片的製造是一個高度複雜且技術密集的過程，涉及多個領域的前沿技術，包括材料科學、納米技術、超導技術和量子物理。以下是量子運算晶片製造的主要步驟和技術概述：

1. 量子比特（Qubit）技術選擇

量子比特是量子運算的基本單元，不同的技術選擇會影響晶片製造的方法：

• 超導量子比特：基於超導材料和約瑟夫森結（Josephson Junction），是目前最成熟的技術之一（如Google和Rigetti）。
• 離子阱：使用電磁場捕捉和操控離子。
• 光子量子比特：利用光子的偏振或路徑作為信息載體。
• 自旋量子比特：基於電子或核子的自旋特性。
• 半導體量子點：在半導體晶片上形成的小型量子點作為量子比特。

2. 晶片製造工藝

量子晶片的製造工藝通常結合了傳統半導體技術和特殊的量子材料技術：

• 材料選擇：超導量子比特通常使用鋁（Al）或鈮（Nb）作為超導材料，並搭配高品質的氧化層。
• 納米製造：利用電子束微影技術（e-beam lithography）在基板上製造納米尺度的結構。
• 薄膜沉積：使用化學氣相沉積（CVD）或物理氣相沉積（PVD）技術形成超導層。
• 高精度刻蝕：採用乾式或濕式刻蝕技術製造量子比特結構。

3. 晶片封裝

量子運算晶片需要特殊的封裝技術來確保其穩定性：

• 極低溫環境：量子晶片通常需要運作於接近絕對零度的溫度（如10毫開氏度），因此需要專用的稀釋冷卻機。
• 隔絕外部干擾：封裝需要屏蔽電磁干擾和振動，以保護量子比特的相干性。
• 量子-經典接口：晶片上需要特殊的接口，將量子比特和經典計算電路連接起來。

4. 測試與校準

製造完成後，需要對晶片進行全面的測試和校準：

• 相干時間測試：檢查量子比特的相干性和穩定性。
• 門操作準確性：測試量子邏輯門的準確性。
• 整體性能測試：確認晶片在整個量子運算系統中的表現。

5. 挑戰與未來發展

• 製造良率：量子晶片的製造良率目前仍然低，這是行業的一大挑戰。
• 可擴展性：如何在晶片上集成更多的量子比特是核心問題。
• 容錯量子運算：需要設計能容錯的量子比特以提高穩定性和可靠性。
• 新材料探索：持續尋找更穩定、更高性能的量子材料。

量子晶片在台灣的供應鏈

台灣在量子晶片供應鏈的發展中，已有多家企業積極參與，以下是相關的台灣公司：

• 鴻海科技集團（Foxconn）：作為全球領先的電子製造服務供應商，鴻海正積極布局量子運算領域，計劃在2025年開發出10位元的量子電腦，顯示其在量子技術上的投入。
• 聯發科技（MediaTek）：身為全球知名的IC設計公司，聯發科參與了台灣量子國家隊的組建，專注於量子電腦硬體、光量子、量子軟體技術與應用的開發。
• 日月光半導體（ASE Technology Holding）：作為全球最大的半導體封裝測試服務供應商，日月光在量子晶片的封裝與測試方面具備關鍵技術，為量子晶片的商業化提供支持。
• 中華電信（Chunghwa Telecom）：中華電信與清華大學合作，成功在商用光纖網路上實現量子加密通訊，達成跨縣市的量子通訊，顯示其在量子通訊基礎設施上的實力。
• 工業技術研究院（ITRI）：工研院開發出量子電腦低溫控制晶片與模組，並與多家國際公司洽談合作，推動量子技術的商業化應用。
• 台積電（TSMC）: 台積電的28奈米製程技術被應用於量子電腦的低溫控制晶片開發。2024年3月，工研院運用微波IC設計，結合台積電的28奈米製程，成功打造出控制量子位元的低溫控制晶片模組，實現了量子電腦體積的縮減。

競爭者分析

1. IBM Quantum

• 優勢：
• • IBM 是量子計算領域的先驅，擁有強大的資金和研發能力。
  • 提供雲端量子計算服務 IBM Quantum Experience，吸引了大量科研機構和開發者。
  • 其量子處理器已突破100量子位元，且正在開發更大規模的系統。
• 挑戰：
• • 系統的基礎架構複雜，開發者需要較高的專業知識才能充分利用。

2. Google Quantum AI

• 優勢：
• • Google 在2019年宣布達到「量子霸權」（Quantum Supremacy），展示了其在量子計算技術上的領先地位。
  • 擁有專業的團隊與龐大的資金支持，目標是開發更強大的量子系統。
  • 深厚的AI與機器學習技術背景，能與量子技術互補。
• 挑戰：
• • 商業化進展尚未成熟，主要集中於科研用途。

3. D-Wave Systems

• 優勢：
• • 提供基於退火技術的量子電腦，專注於特定應用（如優化問題）。
  • 已經推出多代量子處理器，並建立了穩定的客戶群體。
  • 商業化進展快，產品應用於物流、金融和供應鏈管理等領域。
• 挑戰：
• • 技術路線不同於主流的量子閘模型，在通用量子運算上受到限制。

4. IonQ

• 優勢：
• • 採用離子阱技術，具有高準確性的量子比特操作能力。
  • 與多個雲端平台（如Amazon Braket）合作，提供量子計算服務。
  • 技術靈活性使其能快速適應市場需求。
• 挑戰：
• • 離子阱技術的規模化和製造難度較高，仍需時間克服。

5. Honeywell Quantum Solutions（現已與Cambridge Quantum合併成Quantinuum）

• 優勢：
• • 具備高準確性的量子計算技術，專注於企業級應用。
  • 擁有深厚的硬體製造經驗，與Cambridge Quantum的軟體技術形成互補。
• 挑戰：
• • 雖具潛力，但作為新組建的公司，市場占有率仍需時間提升。

6. Xanadu

• 優勢：
• • 專注於光子量子計算，技術具有低溫環境的優勢。
  • 提供開源工具（如PennyLane）來支持量子機器學習。
• 挑戰：
• • 光子量子技術仍處於早期發展階段，商業化前景有不確定性。

競爭分析：RGTI 的優勢與挑戰

• 優勢：
• • Rigetti 以超導量子比特技術為基礎，具備高性能的量子處理器。
  • 雲端量子計算服務（QCS）已在多個行業中試點，推動商業化應用。
  • 跨多晶元系統的研發能力在業界領先。
• 挑戰：
• • 資金與資源相較於IBM、Google等大企業存在劣勢。
  • 與IonQ等新興競爭者相比，市場靈活性有待提升。
  • 技術規模化與誤差校正能力仍需突破。

Rigetti 的成功關鍵在於：

1. 技術創新與穩定性提升：加速量子比特性能的進化和誤差校正技術。
2. 商業化應用：擴大雲端服務範圍並進一步進軍企業市場。
3. 策略合作：與技術公司和研究機構合作，形成技術和市場優勢。