百萬量子比特成為現實

原標題：手掌大小芯片碾壓全球算力！微軟量子計算級突破，納德拉：構建全新物質狀態
文章來源：量子位
內容字數：5315字

微軟發布Majorana 1芯片：量子計算新突破？

近日，微軟宣布推出Majorana 1，這是全球首款基于新型拓撲核心架構的量子芯片，引發業界廣泛關注。微軟宣稱該芯片有望在數年內實現解決工業規模問題的量子計算機，而非此前預測的幾十年，這被視為量子計算領域的一次重大突破。該芯片利用名為馬約拉納的新型量子粒子，其體積僅為1/100毫米，理論上可擴展至百萬量子比特，顯著提升了量子計算的效率和可靠性。微軟CEO納德拉更強調這并非炒作，而是旨在服務于世界的真正技術。

突破的核心：拓撲超導體和馬約拉納零模式

1. **拓撲超導體:** Majorana 1的核心在于一種名為拓撲超導體的特殊材料。這種材料能夠創造出一種全新的拓撲物質狀態，產生更穩定、更快速、更小巧的量子比特，并實現數字控制。

2. **馬約拉納零模式 (MZM):** 通過砷化銦和鋁組成的材料堆棧，并在接近絕對零度并施加磁場的情況下，形成拓撲超導納米線，其末端產生MZM。MZM作為量子比特的構建塊，通過“奇偶性”（電子數的奇偶）來存儲量子信息，并因其對環境的不可見性而具有更高的穩定性。

3. **信息讀取:** 為了讀取隱藏的量子信息，微軟團隊使用數字開關將納米線與量子點耦合，并利用微波測量量子點的電荷容納能力變化，從而獲得納米線量子態的信息。該方法顯著降低了測量誤差，提升了系統的穩定性。

4. **數字控制與量子糾錯:** 不同于傳統量子計算復雜的模擬控制信號，Majorana 1采用數字控制方式，通過簡單的數字脈沖激活測量來執行量子糾錯，簡化了過程，為大規模量子比特的管理提供了可能性。

路線圖與質疑

微軟公布了清晰的路線圖，展示了單量子比特設備、雙量子比特設備以及4×2四元組陣列，并計劃構建可擴展架構以及將量子比特置于奇偶校驗態的疊加中。目前已在一塊設計為容納百萬量子比特的芯片上放置了八個拓撲量子比特。

然而，微軟的突破也面臨著物理學家的質疑。一些專家認為，目前的研究結果并未充分證明拓撲量子比特的存在，實驗結果可能存在誤判。此外，微軟此前也曾有過類似的宣稱，并在之后撤稿。因此，盡管微軟的進展令人矚目，但其結論的可靠性仍需進一步驗證。

結語

微軟Majorana 1的發布無疑為量子計算領域帶來了新的希望，但其突破的真實性和可重復性仍需時間檢驗。未來，隨著更多研究成果的出現，我們才能對這一技術的實際應用前景做出更準確的判斷。

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