2月20日，微軟宣布量子計算新突破，公布其首款量子計算芯片Majorana 1，稱距離量子計算機“只需要幾年，而非幾十年”。微軟表示，開發(fā)Majorana 1需要創(chuàng)造一種全新的物質(zhì)狀態(tài)，即所謂的“拓撲體”。

傳統(tǒng)計算機每個晶體管只能處于0或1兩種狀態(tài)，但作為量子計算機中的計算單位，一個量子比特可存在多種狀態(tài)，這可以加速某些類型的計算應用。錯誤是量子計算中最大的挑戰(zhàn)之一。因為量子比特傾向于與其環(huán)境快速交換信息，這使得很難保護計算所需的信息。通常使用的量子比特越多，錯誤就會越多。

為了解決這個問題，微軟的量子芯片采用了新的解決方案。Majorana 1已研制近20年，微軟押注于一種少有人采取的方法——將傳統(tǒng)半導體和超導體結(jié)合起來，構(gòu)建“拓撲量子比特”。Majorana 1依賴于一種名為馬約拉納費米子的粒子，這種粒子具有的特性使其不容易出現(xiàn)困擾量子計算機的錯誤，但物理學家很難發(fā)現(xiàn)和控制它。微軟表示，他們用砷化銦和鋁制造了Majorana 1，使用超導納米線來觀察粒子，并可通過標準計算設備進行控制。

Majorana 1比競爭對手擁有更少的量子比特。微軟表示只構(gòu)建了8個拓撲量子比特，它們還無法進行能夠改變計算本質(zhì)的計算。微軟認為，在制造量子計算機時所需的基于馬約拉納費米子的量子比特數(shù)量要少得多，因為出錯率更低。

負責微軟長期戰(zhàn)略投資的執(zhí)行副總裁杰森·詹德（Jason Zander）表示，Majorana 1是“高風險、高回報”戰(zhàn)略?！白铍y的部分是解決物理問題，這方面沒有教科書，我們必須自己發(fā)現(xiàn)?！?/p>

哈佛大學物理學教授菲利普·金（Philip Kim）表示，微軟的新發(fā)明意義重大，因為拓撲量子比特可以加速量子計算機的發(fā)展。“如果一切順利，微軟的研究可能是革命性的?！?/p>

但加州理工學院理論物理學教授杰森·艾麗西婭（Jason Alicea）質(zhì)疑該公司是否真的構(gòu)建了拓撲量子比特，稱量子系統(tǒng)的運行往往難以證明?！袄碚撋?，拓撲量子比特是可能的，人們也認為這是一個有價值的目標?！辈贿^艾麗西婭說，“必須驗證一個設備是否按照理論預測的所有神奇方式運行，否則量子計算的現(xiàn)實可能會變得不那么樂觀。幸運的是，微軟已經(jīng)做好了嘗試的準備。”

有效用的量子計算機何時到來已成為科技行業(yè)高層爭論的話題。英偉達首席執(zhí)行官黃仁勛上個月表示，該技術(shù)距離超越英偉達芯片還有20年時間。微軟認為，計算技術(shù)的根本變革比人們最近認為的要近得多，稱距離量子計算機“只需要幾年，而非幾十年”。IBM表示，大型量子計算機將在2033年上線。谷歌則表示，距離商業(yè)量子計算應用只有五年時間。

去年12月，谷歌宣布其最新量子芯片Willow在基準測試中表現(xiàn)驚人，擁有105個量子比特的Willow在不到5分鐘的時間內(nèi)完成了一個標準的基準計算，而當今最快的超級計算機需要耗時10^25年（即10,000,000,000,000,000,000,000,000年），這個數(shù)字遠遠超過了宇宙年齡。科學家研究減少錯誤的方法，當時谷歌研究發(fā)現(xiàn)，在Willow中使用的量子比特越多，越可以成倍減少錯誤，這解決了量子糾錯領域的關鍵挑戰(zhàn)。