Xanadu，上都，得名于英国诗人萨缪尔·柯勒律治（Samuel Coleridge）想象中由忽必烈营造的东方都市，是诗人的梦境，是乌托邦，是现实中不存在的心灵花园。1965年，泰德·尼尔森（Ted Nelson）将他心中的上都映射到一个全球性的超文本项目上，该项目旨在通过让所有人接触到所有信息，消除科学上的无知、治愈政治上的误解，泰德将其命名为“上都计划”（Project Xanadu）。
即使这一计划在跳票了50年后才终于发布了一个极具雏形的版本，且晚于万维网之父蒂姆·伯纳斯·李（Tim Berners-Lee）于1991年发布的超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol，HTTP），使后者成为了当今互联网建设的基础；上都计划的更大意义却在于提供了一种超越时代的信息组织形式，以及对于全知识体系的终极追求。正如泰德所言：“计算机的目的是使人自由。”
2016年，一家专注于光量子计算机研发的创业公司在加拿大成立，同取Xanadu为名，现已成为全球前列的量子硬件和软件公司之一。这家公司还领导了量子机器学习和应用程序开发的开源软件库“Penny lane”的开发。
Xanadu以“建造人人皆可用的量子计算机”为宗旨，与尼尔森当年构建超文本的初心异曲同工。Xanadu在努力让这一梦想成为现实，并要做第一批实现这一目标的玩家。
Xanadu实验室（图片来源：Xanadu官网）
放弃整机制造，押注光量子芯片
Xanadu的创始人兼CEO克里斯蒂安·韦德布鲁克（Christian Weedbrook）是昆士兰大学物理学博士，麻省理工学院（MIT）和多伦多大学博士后，专注研究量子物理学。他在研究过程中发现，激光粒子能够在极小的芯片上产生量子效应，可极快的完成复杂计算，有可能解决目前的计算瓶颈。于是他邀请自己的博士后导师，麻省理工学院教授、量子计算先驱之一的塞斯·劳埃德（Seth Lloyd）担任公司的首席科学顾问，共同开发基于光子学的量子计算产品。公司的核心技术路线也正是基于二人的研究成果。
比起其它从大学实验室孵化出来的项目，Xanadu更谙商业之道，在硬件研发方面Xanadu就采用了比同行加取巧的战略。不同于谷歌、IBM、D-Wave等聚焦研发量子计算机整机，Xanadu的路线是设计量子硅光子芯片，并集成到现有的硬件设备中，以更快实现全栈式量子计算。2021年3月，Xanadu推出了X8光量子处理单元，这是一款可编程、可扩展的光量子芯片，能够执行多种算法。
X8的光量子处理单元原理是将来自激光脉冲的经典光子，转化为一种被称为压缩态的非经典光子态，在一个可编程的干涉仪对压缩态进行操作后，光子离开芯片，由外部探测器进行读出，从而实现计算。基于光子的量子计算相比于基于磷原子的量子计算具有许多优势，比如光子非常稳定，几乎不受热量和噪声的影响，因此可以在室温下运行，这也意味着其可集成到现有的基于光纤的电信基础架构中，更容易实现扩展，也可以有效降低运营成本。
Xanadu的硅光量子芯片（图片来源：Interesting Engineering报道）
此外，在商业模式方面，公司也将可即刻向客户提供量子模拟计算的服务产品放在与硬件产品同样重要的位置，如量子计算云平台、量子编程语言库等，使其在生产出商用化的量子计算硬件之前，就能有机会提前实现商业变现。
机器学习+量子计算，解锁混合计算新玩法
早在2018年，Xanadu便率先将机器学习和量子计算结合在一起，其推出的Strawberry Fields软件库是第一个将量子软件纳入机器学习库Tensor Flow的内置模拟器，它能够使用现有的机器学习工具，快速进行原型设计和量子电路的优化。
意识到机器学习的算法同样重要，Xanadu此后又推出号称全球首个量子计算专用开源机器学习软件库——Penny Lane，这比谷歌推出TensorFlow Quantum早了一年。Penny Lane面向全世界的程序员、研究人员和爱好者免费开源，并可以通过API接口与几乎所有主流量子设备连接。
值得一提的是，Xanadu认识到了机器学习算法对于量子计算扩展的重要性，在Penny Lane中嵌入了迄今最成功的神经网络算法：误差逆传播算法。这使得该系统可与量子计算硬件的实时无缝整合，它并且不局限于Xanadu自己的产品，可用一种与硬件无关的方式与不同公司的量子计算机（如IBM）实现交互，它甚至可以将来自不同硬件的量子程序结合在一起，形成一个更强大的混合计算。2020年底，Xanadu又与亚马逊展开合作，将Penny Lane集成在亚马逊的量子计算服务平台Amazon Braket中，将经典的机器学习库与量子硬件和模拟器无缝结合，使用户能够以训练神经网络的方式来训练量子算法。
Xanadu的商业化路径在很大程度上得到了市场认可，截至目前，公司共已融得4100万美元，其中2018年5月由加拿大知名养老基金OMERS Ventures领投约750万美元种子轮，1年后再度加码领投A轮约2700万美元。其他投资者还包括Georgian Partners、Radical Ventures、Real Ventures和BDC Capital以及美国亿万富翁Tim Draper。近期更有消息称，美国风险投资巨头Bessemer Venture Partners已签署协议，将领投Xanadu的1亿美元新一轮融资，若交易属实，这将成为量子计算领域继IonQ（6.5亿美元）、PsiQuantum（2.15亿美元）之后的第三大单笔融资，Xanadu投后估值将达到4亿美元。
与此同时，Xanadu也广泛与学界和商界伙伴建立合作，以验证其量子计算产品。2019年8月， Xanadu发布与BMO金融集团和丰业银行合作开发的一款应用于金融领域的新型量子算法，名为量子蒙特卡洛（Quantum Monte Carlo），将传统蒙特卡洛模型转化为量子算法，用于更加快速和精准的衍生品定价。BMO金融集团和丰业银行已经开始使用该算法来加速计算效率并提高准确性。2020年9月，包括Creative Destruction Labs，Scotia Bank，BMO和Oak Ridge国家实验室在内的商业机构和研究机构开始接入Xanadu的量子云计算平台，开发和测试应用于金融、化学、国防等多个行业的量子应用。
Xanadu的硬件研发计划（图片来源：Xanadu官网）
?
未来，Xanadu将继续专注于光量子计算芯片的研发，计划于2021年底前交付一个接近100个量子比特的计算芯片，并在10年内达到100万量子比特，彻底提升环境、医学、金融等多个行业的计算效率。期待Xanadu如愿建成人人皆可用的量子计算机，将新一代的“上都计划”带入现实。
?
文：Chelsea
编辑：王珩?