最具競爭優勢市值最大專注於量子計算的企業IonQ

公司介紹

簡介

IonQ（美股代碼：IonQ）是一家量子計算硬體和軟體公司。

公司的創辦

IonQ是由馬里蘭大學的克里斯多福．門羅（Chris Monroe） 和杜克大學的金正尚（ Jungsang Kim ）一起在2015 年創立。

美國第一家量子計算工廠

該公司於 2024 年 2 月在華盛頓州博塞爾開設了一家專門的研發機構，公司宣稱這是「美國境內」的第一家量子計算工廠。

首次公開發行

2021 年 10 月，IonQ透過特殊目的收購公司在紐約證券交易所公開上市。

著名股東

根據最新的美國證券交易委員會（SEC）文件披露，亞馬遜向IonQ投資了3670萬美元。IonQ的離子阱量子計算機已經為AWS的Braket服務提供算力支持，因此這筆交易看起來不僅僅是一筆被動投資。

技術

核心技術

IonQ 公司的核心技術是離子捕獲（trapped-ion），算是量子計算領域的領導者之一，這項技術是由兩位公司的創辦人克里斯多福．門羅和金正尚共同發明。

技術的由來

克里斯多福．門羅的量子計算研究開始於他在美國國家標準與技術研究院(NIST)擔任研究員期間，與諾貝爾獎得主物理學家大衛·維因蘭德(David Wineland)一起工作。當時，他帶領團隊利用離子捕獲（trapped-ion）製造出了第一個可控量子位元和第一個可控量子邏輯閘。基於這項研究，最後提出了大規模離子捕獲（trapped-ion）電腦的體系架構。

公司的由來

由於情報高級研究計劃局(IARPA) 資助的大型研究項目，金正尚和克里斯多福．門羅開始正式合作。他們為《科學(Science)》雜誌撰寫了一篇評論論文，題目為《擴展離子捕獲量子處理器(Scaling the Ion Trap Quantum Processor)》，將克里斯多福．門羅在離子捕獲（trapped-ion）方面的研究與金正日在可擴展量子信息處理和量子通信硬件方面的研究結合起來。

此次研究合作成為 IonQ 創立的種子。 2015 年，New Enterprise Associates 投資 200 萬美元將金正尚和克里斯多福．門羅在《科學》論文中提出的技術商業化。

IonQ 的技術方法

雖然許多量子硬體開發人員使用「合成(synthetic)」量子系統作為其量子位元(qubits)，但 IonQ 使用自然產生的量子系統：單個原子作為其硬體中的量子核心。該技術基於金正尚和克里斯多福．門羅合作開發的離子捕獲（trapped-ion）架構。

IonQ 將原子轉化為離子，並使用專門的線性離子捕獲（trapped-ion）晶片將其保持在 3D 空間中。這個微型陷阱(tiny trap)中使用了大約 100 個微型電極。電極採用光刻技術，可控制產生電磁力，將離子固定在適當位置，並與周圍環境隔離，以減少環境雜訊和去相干(decoherence)。

他們將幾個離子安裝到一條線性鏈上，這樣他們就可以創建一個具有超過 100 個量子位元的系統，而無需製造新的晶片或修改底層技術。到目前為止，他們已經對多達 79 個離子的鏈執行了單量子位元閘門，並對多達 11 個離子的鏈執行了複雜演算法。

在計算之前，對離子進行冷卻以減少計算噪聲，然後進行狀態準備，將每個離子初始化為明確定義的「零」狀態，準備執行演算法。它們使用一系列稱為閘的操作進行計算，以操縱量子位元的狀態，首先對要計算的資訊進行編碼，然後進行操作。

IonQ 的這種「離子阱」技術，該技術有望將量子處理單元 (QPU) 的寬度從幾英尺縮小到幾英寸。這種微型化過程可能為未來開發更便宜、更強大的量子運算系統鋪路。

最大的優勢

最近刊登在《APS Physical Review Letters》期刊的最新研究成果顯示，由來自牛津大學與大阪大學科學家組成的研究團隊已達成 0.000015% 有史以來最低的量子運算錯誤率，這等同於每 670 萬次運算才出現一次錯誤。

一般量子系統多半部署依賴「量子點」（quantum dot）的超導電路，或使用俗稱「光鑷」（optical tweezer）的雷射將單一光子固定就位以做為量子位元來運行。但這項突破主要是改用「離子阱」做為量子位元，創造更多量子邏輯閘 過降低錯誤率，這項新方法減少了所需的量子位元數量，也降低了量子電腦本身的成本與體積。

這等於是為Ionq的獨特技術背書，證明Ionq的「離子阱」技術在可行性，雜訊錯誤率（即保真度）上領先同業。

產品和業務

三種等級的方案

IonQ 銷售三種類型的量子計算系統：頂級 Aria 量子系統、商業導向的 Forte 系統以及本地部署的 Forte Enterprise 系統。它還提供以雲端服務的形式，向客戶提供其量子運算的能力。其產品和服務主要面向大型政府客戶和大學。

產品

目前，IonQ 已推出兩台量子電腦 Harmony 和 Aria，分別採用 11 個和 32 個量子位元。 2019年時推出Harmony；11 個量子位元是完全連結的，這意味著你可以在任何一對量子位元之間運行一個雙量子位元閘。

Aria 於 2022 年 8 月推出，是 IonQ 功能最強大的設備，擁有 23 個量子位元。 Aria 成功執行了包含 550 多個閘的量子電路，從而能夠測試日益複雜的量子演算法。

IonQ 於2023年推出Forte。該設備在性能、適應性和準確性方面提供顯著的改進。IonQ Forte 透過使用鐿離子並整合高度複雜的聲光偏轉器 (AOD) 在離子鏈中的 32 個量子位元之間應用邏輯閘。透過減少附近量子位元上的雜訊和殘留光，該方法使雷射光束具有非凡的精度和穩定性，從而提高了保真度和可靠性。

主要業務

IonQ 公司的主要服務是為客戶或合作夥伴提供量子計算硬體基礎設施，做為量子運算運用的基礎。

客戶和合作伙伴

三大雲端供應商伙伴

2021 年 11 月，IonQ 與微軟合作，透過雲端將 IonQ 的量子電腦商業化，讓使用者能夠利用 IonQ 獨特的量子運算方法。

IonQ 與谷歌和亞馬遜的AWS也有類似的合作協議。

IonQ 的企業合作伙伴

同月（2021 年 11 月），他們宣布與 Multiverse Computing 合作，使金融服務機構能夠使用 Multiverse 的金融解決方案 Singularity 中的 IonQ Quantum Cloud 平台更準確、更快速地建模風險。

2022 年 4 月，IonQ 宣布與汽車製造商現代合作，將量子機器學習應用於未來移動出行的影像分類和 3D 物件偵測。在此之前，兩家公司正致力於開發新的變分量子特徵求解演算法，以研究電池化學中涉及的鋰化合物及其化學反應。該項目是現代汽車 2025 年戰略目標的重要組成部分，該戰略包括每年銷售 560,000 輛電動車並向消費者推出 12 多種電池電動車。

豐田通商株式會社於2025年宣布與豐田通商株式會社建立合作夥伴關係，並與量子人工智慧技術全球商業研發中心（G-QuAT）簽署諒解備忘錄，以推動日本的量子運算發展。

IonQ 的客戶

IonQ主動揭露的客戶包括以下三家：

• 應用研究實驗室(Applied Research Laboratory)：雙方簽署了情報與安全協定（ARLIS）。
• 美國空軍：IonQ與美國空軍研究實驗室 (AFRL) 簽訂了兩份合同，在位於紐約州羅馬的 AFRL 地點調試量子網路系統。
• EPB：IonQ 與田納西州查塔努加市領先的能源和通訊公司 EPB 達成 2200 萬美元的協議，在美國建立第一個量子計算和網路中心。

2025年7月，Ionq宣布另外3個錯誤客戶，包括Ansys，阿斯特捷利康和豐田通商。

虧損嚴重

2024年的財報

• 營收4.3073億美元，年增95.41%
• 營業現金流量虧損10.5683億美元，較2023年的虧損7.8811億美元增加了34.1%
• 淨虧損3.31647億美元，較2023年的1.5771億美元增加了110.2%

2025年Q1的財報

• 營收7.6億美元
• 營業虧損7570萬美元，年增43%
• 總資產8.501億美元
• 現金5.883億美元
• 總負債8500萬美元

IonQ 的競爭廠商

超大型企業

包括IBM，英特爾，微軟，亞馬遜，谷歌等超級大型的上市企業。

未上市企業

IonQ 的競爭廠商裡，尚未上市的公司很多，但較有名而且目前較積極的公司包括：

• Xanadu Quantum Technologies
• PsiQuantum
• 由 Cambridge Quantum 和 Honeywell Quantum Solutions 合併而成的Quantinuum
• Alpine Quantum Technologies

資本市場的表現

企業名稱	美股代碼	股價	市值(美金十億)	過去一年漲幅	過去五年漲幅	2024年營收(美金百萬)和年成長率	2024年淨損(美金百萬)和年成長率
D-Wave	QBTS	14.18	46.28	1013.53%	36.37%	8.8(+0%)	(142.9)(-65.02%)
Ionq	IONQ	41.81	118.69	367.15%	279.75%	43.1(+95.9%)	(331.6)(-110.2%)
Rigetti	RGTI	12.18	39.31	923.53%	22.91%	10.8(-10%)	(201)(-167.64%)
標普500指數		6259.75	52,703	11.16%	94.12%	17,310,000(+6.25%)	1,962,000(+11.71%)

所有數字截至7/11/2025為止

公司發展的路線圖

下一代的系統

IonQ 的目標是逐步將量子位元數量從 2026 年的 256 個實體量子位元，到 2030 年時擴展到 200 萬個實體量子位元和 8 萬個邏輯量子位元。

雙管齊下

IonQ 的策略是在運算和網路領域雙管齊下。 IonQ 將運算和網路視為共生體，並致力於提供端到端的量子解決方案，以滿足更廣泛的客戶需求。其收入來源多元化，涵蓋硬體銷售、量子運算即服務和應用。

相較於簡單地加入量子位元（量子位元是系統中的基本資訊單元），網路是建構更大規模量子電腦的更可行方法。如果選擇一條更好的路徑，完成有用工作並不需要大量的量子位元。我們透過量子網路進行擴展。

公司的最終目標是建立一個所謂的量子互聯網，以其電腦作為主要節點。業界認為，IonQ 擁有業界最具商業化的商業模式和差異化的市場進入策略，並表示隨著量子運算產業的成熟，這些優勢將為公司帶來益處。

透過開發建構生態系統

雖然應用程式開發目前在總收入中所佔比例較小，但它被認為是最重要的長期價值驅動因素。該策略專注於透過運算或網路解決方案吸引客戶，然後拓展合作關係，建立一個具有黏性的生態系統。

結語

與競爭對手相比，Ionq 處於有利地位，它或許可以被稱為「量子計算界的輝達」，原因如下：

• 更完善的商業策略和商業化計劃。
• 在量子計算上市公司中營收更高。
• 市值最高的量子運算上市公司。

然而，投資者需要注意的是，這僅是目前的現狀。量子運算投資仍存在巨大的風險，例如技術處於早期階段、市場規模較小、距離真正的商業化還很遠、公司虧損較大等等。

請記住：Ionq的離子阱技術在精度和成本方面具有優勢。

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