Quantinuum专利US12689365：消除离子阱量子计算机的高压毛刺

💡 Quantinuum于2026年7月21日获授美国专利US 12,689,365 B2，该专利保护一种专为离子阱量子计算机电极控制电路设计的高压无毛刺半导体开关。这项涵或20项权利要求的发明，处于经典电子技术与量子处理器之间的关键接口，正是决定这些机器能否可靠扩展规模的核心所在。

2025年35亿美元

2026年51亿美元

2030年（预测）202亿美元

US 12,689,365究竞保护了什么？

这项正式名称为“用于量子对象约束装置的高压无毛刺半导体开关”的专利，于2026年7月21日授予美国科罗拉多州布鲁姆菲尔德的Quantinuum有限责任公司。其优先权日追溯至2023年9月28日提交的临时申请，完整实用申请于2024年8月28日提交，从优先权日到授权仅历时23个月，在硬件专利领域属于较快的审批速度。四位发明人 David Deen、Leonardo Ascarrunz、Paul M. Werking和Garrett Shaffer均在Quantinuum位于科罗拉多州和北卡罗来纳州的美国研发机构工作。

该专利瘂20项权利要求保护一种传输门结构：两个串联晶体管，由一个主动监测开关输入端和输出端电压的门驱动器控制。当电路检测到瞬态电压尖峰（即“毛刺”）时，在该尖峰到达约束离子的阱电极之前予以抑制。CPC分类码H03K 17/162（电子开关电路）和G06N 10/40（量子计算应用）精确定位了本发明的所在层：控制电子层，而非阱或量子比特设计本身。下表汇总了本专利的核心数据，这类跨司法管辖区事实清单正是专利翻译服务的工作核心。

字段	详情
专利号	US 12,689,365 B2
标题	用于量子对象约束装置的高压无毛刺半导体开关
专利权人	Quantinuum有限责任公司（美国科罗拉多州布鲁姆菲尔德）
发明人	David Deen；Leonardo Ascarrunz；Paul M. Werking；Garrett Shaffer
优先权日	2023年9月28日（临时申请US 63/586,214）
申请日	2024年8月28日（申请号18/817,955）
授权日	2026年7月21日
司法管辖区	美国
权利要求数	20项
CPC分类	H03K 17/162；G06N 10/40

核心问题：电压毛刺为何让量子态崩溃？

要理解这项发明解决的问题，需要先了解离子阱量子计算机的工作原理。与IBM或谷歌将量子比特蚀刻在硛芯片上、冷却至接近绝对零度的超导量子计算机不同，离子阱量子计算机将单个带电原子（通常是锶离子或钒离子）悬浮在由精确成形电磁场构成的“空中陡阱”中。阱电极必须在计算过程中保持特定电压并快速切换。哪怕是持续数微秒的电压毛刺，也可能使被悬浮的离子加热或偏移，导致量子态崩溃。量子比特就此丢失。

这绝非假设性问题。随着离子阱规模扩大，Quantinuum的H2-1机器已可同时56个量子比特运行，电极数量随之增加，计算过程中至少一个电极产生毛刺的统计概率也随之上升。每增加一个量子比特，就意味着一个新的潜在故障点。US 12,689,365中描述的传输门开关在硬件层面解决这一问题，在任何毛刺到达阱之前予以抑制。这比在毛刺引发错误后试图通过软件纠正要优雅得多。接下来的问题是：这项技术依赖于什么，又能解锁什么？

依赖于什么，又能解锁什么？

离子阱量子计算处于真空物理、激光光学、模拟电子技术，以及日益增多的专用半导体设计的交汇点。US 12,689,365中的开关是经典指令层（经典计算机发送指令）与量子层（离子阱本身）之间的桥梁。如果没有在每个电极处实现可靠的无毛刺切换，每增加一个量子比特就会引入更多噪声和不确定性，随着机器规模增长呈指数级叠加。

若这款控制开关在更大的电极阵列上被证实可靠，它将消除通往容错量子计算道路上的一个关键硬件瓶颈，即能够自我纠错、运行任意长度计算的机器。Quantinuum已公开宣平2030年实现通用容错量子计算机的目标。无毛刺开关是该路线图众多低调却必要的组成部分之一。其联系还向外延伸：更好的离子阱控制电子设备将推动超精密模拟集成电路设计需求增长，这是一个处于量子芯片与经典芯片交界处的新兴细分市场。这正是本专利所属的更大系统。

Quantinuum的知识产权战略：掌控全栈

2021年霸尼韦尔将其量子部门与剑桥量子计算公司合并成立Quantinuum时，该公司立即开始构建多层次专利组合。如价专利已覆盖硬件层（离子阱、激光系统、低温控制，以及现在的电极开关电路）、软件层（TKET量子编译器、量子自然语言处理库Lambeq），以及应用层（密码学领域Quantum Origin、计算化学领域InQuanto）。US 12,689,365是一项硬件层专利，保护经典计算机与量子处理器之间的精确电路。

从竞争战略角度看，这至关重要、2024年1月的融资轮在50亿美元投前估值下募得3亿美元，投资方包括摩根大通、三井物产和安进，以及大股东霸尼韦尔、2026年6月，Quantinuum在纳斯达克以QNT为代码上市，开市估值达176亿美元。这一资本基础为在价往针每一层积极申请专利提供了充足支撑。掌控关键控制硬件专利而非仅仅量子比特设计专利的公司，将更难被复制或绕过。那么，谁应该关注这座日益增高的知识产权堡垒？

谁应该关注这项专利？

最直接的关注者是Quantinuum在离子阱领域的直接竞争对手：IonQ（纽交所：IONQ）、牛津盘Ionics（Oxford Ionics）、eleQtron、AQT和Universal Quantum。任何正在构建类似传输门电极控制电路的公司，在部署类似设计之前都需要评估围绕US 12,689,365的自由实施权。专利的保护范围相当宽泛：它保护传输门、门驱动器和主动电压监测构成的集成系统，而非特定的晶体管几何形状，因此设计绕过并非易事。

构建定制离子阱控制器的国家实验室和大学研究团队也应当注意。CPC代码H03K 17/162足够具体，对于任何类似开关架构，正式的自由实施权分析都是必要的。监测Quantinuum更广泛的专利家族（本专利只是一个正在系统构建的控制硬件知识产权网络中的节点）对于任何从事量子控制电子技术研究的人（无论是商业还是学术）都是明智之举。其影响远不止于科罗拉多州布鲁姆菲尔德。

控制硬件：无人谈论的隐形瓶颈

围绕量子计算的公众叙事主要集中在量子比特数量、量子体积评分和错误率上。但从业者，以及越来越多的投资者，深知经典控制电子设备同等重要。每个量子比特都需要单独寻址、初始化、施加量子门、读出和复位，通常需要亚纳秒级的时序精度。当机器扩展超过数百个量子比特时，经典控制层可能成为真正的瓶颈，而非量子比特物理本身。

US 12,689,365是量子行业成熟过程中将变得非常长的控制硬件专利列表中的一项。它将离子阱量子计算重新连接到模拟集成电路设计和精密电子行业。对超精密、超快速开关电路的需求将把半导体设计推向新领域，形成一个介于经典芯片世界与量子处理器世界之间的全新知识产权格局、2026年在这一中间层建立知识产权地位的公司，将在全球量子计算机装机量持续增长至2030年及以后的过程中获得显著优势。所有这些最终引向最重要的最后一个问题。

这对我们意味着什么？

一个毛刺抑制开关似乎与实际商业决策相去甚远。但有三个含义值得重视。第一，Quantinuum快速的专利申请节奏，从优先权日到授权不足三年，表明这家公司正在加速知识产权布局，背后是176亿美元纳斯达克上市提供的充足资金以及1亿美元美国《譯片法案》激励措施。第二，专利范围足够宽泛，将在未来数年内在量子行业产生真正的知识产权执行和许可问题，尤其是随着越来越多的离子阱系统从研究实验室走向商业部署。第三，随着量子计算从研究走向受监管的商业应用，文档生态系统也需要同步扩展：专利、技术规范、监管文件和SDK文档，都需要跨司法管辖区进行精确的专利翻译，尤其是在量子投资正在加速的亚洲市场。

更宏观的格局已经清晰：通往容错量子计算的竞赛不仅仅是物理学竞赛，它正在演变为工程和知识产权竞赛，在控制电子技术、编译软件和硬件层专利的层面上展开角逐。掌控全栈（硬件、软件和知识产权）的团队，将定义商业量子计算时代。US 12,689,365是这幅图景中一块小却经过精心布局的拼图。而在专利战略中，小拼图会累积成护城河。

常见问题

来源

USPTO官方公报1548即3号 - US12689365B2，2026年7月21日 | Quantinuum - 维基百科（2026年） | Quantinuum 56量子比特H2-1发布公告（2024年） | Markets and Markets：量子计算市场报告（2025年）

关于作者

Dao Huy（Lucas）是一位拥有七年以上专业经验的专利翻译与技术翻译专家，专注于英语、中文、法语与越南语之间的技术文件、知识产权和专利翻译。他长期从事量子技术、半导体和工程领域的文件翻译，深知精确术语对专利有效性的决定性作用。

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