为了充分发挥量子系统的性能，已经公认的一个关键方法是在硬件和软件层之间实现紧密集成。这种集成使得软件能够充分利用硬件的所有特性，以实现最佳性能。随着行业努力开发能够提供量子优势的系统，实现这种高性能显然是非常必要的。

Horizon的Triple Alpha基于网络的集成开发环境和编译器套件示意图，以及与Rigetti 的 Novera™量子处理器和量子机的OPX1000（基于处理器的量子控制器）集成的后端服务器

为此，Horizon正与Rigetti Computing和Quantum Machines合作，创建自己的量子测试平台，该平台将使其能够完全控制硬件和软件堆栈。该平台将Horizon的Triple Alpha量子软件与Rigetti的9量子比特Novera QPU和Quantum Machines的OPX1000量子控制平台整合在一起。这个测试平台预计将于2025年初在Horizon位于新加坡的总部建立。

该测试平台的一个核心目标是建立一个能够在量子处理器上并行处理算法的经典部分和量子部分的经典/量子混合系统，且具有最小的延迟。Horizon相信，由于整个系统都在其控制之下，因此能够比依赖第三方云服务的系统表现更好，后者可能存在队列延迟以及经典和量子处理器之间的长时间通信延迟。

Horizon的Triple Alpha软件之所以能够实现这一点，是因为它包括了一种名为Helium的高级语言，类似于量子版本的BASIC语言。此外，还将提供一套用C或C++编写的经典子程序库，这些程序设计为在量子比特上而非普通比特上运行。Horizon编程语言能够在同一程序中处理经典指令和量子指令，确保这些指令在正确的处理器上执行。Horizon的低级语言Hydrogen，则在OPX1000的协助下，在硬件上执行低级操作。

成立于2018年的Horizon Quantum Computing，其核心战略是开发工具，将现有编程语言开发的软件转化为适用于多种量子比特模式的量子算法和特定设备代码。虽然Novera QPU使用的是超导量子比特技术，但Horizon的计划还包括将其他类型的量子比特模式整合进其测试平台。

Joe Fitzsimons的博士（牛津大学）专业是量子计算架构。2018年，他在新加坡科技设计大学担任终身副教授，领导量子信息与理论小组。他还是量子技术中心（CQT）的首席研究员，该中心由新加坡国家研究基金会和教育部于2007年12月成立，由新加坡国立大学主办

在一次采访中，Horizon公司的首席执行官兼创始人Joe Fitzsimons表示：“我们致力于实现一个计划，该计划通过自动化构建量子算法来缩小传统软件工程与量子计算之间的鸿沟。”

他补充说：“我们的目标是让软件工程师和高性能计算领域的专家使用他们熟悉的编程语言来开发代码，并通过量子处理自动提升程序性能。目前，Horizon已展示了如何从使用Matlab语言子集编写的程序中自动构建量子算法，我们计划将这一功能逐步整合进我们的开发工具。”

在官方新闻稿中，Horizon公司指出：“通过掌控自己的硬件，我们获得了对硬件和软件堆栈的全面控制，这将推动量子计算的进一步发展。Horizon量子计算测试平台的一个关键特点是其模块化的多供应商策略。公司没有选择单一供应商的解决方案，而是有意识地从不同供应商那里选取了同类最优的组件。这种模块化策略使得Horizon能够将其软件堆栈与不同的硬件配置进行集成，并随着时间的推移对系统进行升级。”

完整的编译器堆栈：系统的功能不仅仅是构建算法。我们正在开发一个完整的编译器堆栈，它将跨越从算法构建到物理层实现的整个链条

那么，为什么不是每个软件厂商都这样做？

Fitzsimons解释说：“部分原因在于时机尚未完全成熟。随着我们逐渐接近实用的纠错量子计算的阶段，实现有效量子计算的时间表正在加速。”

虽然Triple Alpha/Novera/OPX1000配置是Horizon用来测试其紧密集成量子方法的首个系统，但肯定不会是最后一个。该公司期望通过这套系统获得大量在生产环境中运行量子系统的实践知识，并利用这些经验开发出更为强大的系统。

值得一提的是，此处的供应链具有显著的国际特色。Rigetti是美国的量子计算先锋；Quantum Machines成立于2018年，是一家位于以色列的初创公司，专注于量子控制系统的研发。Horizon则是亚太地区众多富有雄心的年轻量子公司之一。大约一年前，该公司完成了A轮融资，筹集了1800万美元。

——量子计算供应链的全球性已基本成为现实。

Fitzsimons表示：“我们将使用自己的组件来构建这个系统，并计划于2025年初启用。我们将把这个系统与我们的软件开发工具整合在一起，这些工具能够实现比许多现有的量子编程框架更复杂的程序，因为它们支持非对称流控制以及并发的经典和量子计算。整合完成后，我们希望向使用我们工具的用户开放这个系统。”

他拒绝透露将来会将哪些新模式引入其测试平台。“我们非常清楚，过去十二个月中，在许多模式上我们都取得了重大进展。随着我们越来越接近实用的量子计算，我们希望确保积累基于最有前景的模式的量子计算机集成和可能运行的经验。”

“我们将密切关注整个领域的进展，但只有在第一台量子计算机投入运行后，我们才会就进一步的系统做出决策。”

总体而言，Horizon的计划颇具深意。未来，系统将以组件还是完整系统的形式出现，这无疑是一个值得关注的焦点。

Quantum Machines在其网站上列出了其控制系统支持的多种模式，包括超导、光学寻址（例如NV金刚石）、量子点和中性原子。这对Rigetti来说尤为重要，因为它在2023年12月刚刚进入商业化QPU市场，当时推出的Novera套件定价为90万美元。

Horizon量子计算公司首席执行官Joe Fitzsimons和Rigetti Novera QPU

在谈到与亚太地区其他公司的合作时，Fitzsimons指出：“我们的主要焦点是与硬件合作伙伴合作，这些合作伙伴主要位于北美和欧洲。我们致力于推动实用的量子计算，并与追求同样目标的公司合作。通过主流云服务提供商以及与硬件公司的直接联系，我们能够访问众多系统，并已将许多系统整合到我们的工具链中。这使得用户不仅可以开发量子程序，还可以通过API将这些程序部署在硬件和模拟器后端运行。”

对于未来的挑战和实现量子优势的时间的不确定性，Fitzsimons显得相当现实。

他说：“任何量子计算公司面临的最大挑战都是在实现量子优势之前，如何正确地利用资源，同时在这个领域经验丰富的科学家也相对稀缺。”

关于量子回报的时机，他补充道：“我一直不认为在NISQ机器上使用的变分算法能够带来真正有用的量子计算。但在过去18个月中，纠错和容错技术取得了显著进步，我们见证了越来越多的实验室实现了纠错的盈亏平衡。在接下来的三年里，我期待看到在低噪声机制方面的重大突破。”

参考链接（上下滑动查看更多）：

[1]https://www.hpcwire.com/off-the-wire/horizon-quantum-computing-to-pioneer-multi-vendor-quantum-hardware-testbed/

[2]https://www.hpcwire.com/2024/04/18/software-specialist-horizon-quantum-to-build-first-of-a-kind-hardware-testbed/

[3]https://quantumcomputingreport.com/horizon-quantum-computing-to-set-up-its-own-hardware-testbed-for-tight-integration-between-the-hardware-and-software-stacks/

[4]https://quantumcomputingreport.com/horizon-quantum-computing-to-set-up-its-own-hardware-testbed-for-tight-integration-between-the-hardware-and-software-stacks/

[5]https://www.horizonquantum.com/news/horizon-quantum-computing-to-establish-first-of-a-kind-hardware-testbed

[6]https://www.streetinsider.com/Business+Wire/Horizon+Quantum+Computing+to+Establish+First-of-a-Kind+Hardware+Testbed/23083277.html

[7]https://thequantuminsider.com/2024/04/18/horizon-quantum-computing-to-establish-first-of-a-kind-hardware-testbed/

[8]https://www.silicon.co.uk/press-release/horizon-quantum-computing-to-establish-first-of-a-kind-hardware-testbed

[9]https://www.bakersfield.com/ap/news/horizon-quantum-computing-to-establish-first-of-a-kind-hardware-testbed/article_9d21b206-1698-564e-97bb-7b7e798ebae5.html

[10]https://abies.vc/en/portfolio/horizonquantum-en/