微軟公布首款拓撲量子芯片，稱(chēng)量子計算將在數年內實(shí)現

微軟董事長(cháng)兼CEO薩蒂亞·納德拉發(fā)文宣布：“這一突破將使我們在幾年內，而不像一些人預測的那樣用幾十年，創(chuàng )造出一臺真正有意義的量子計算機?！?

實(shí)現百萬(wàn)量子比特并不是遙不可及的“科幻”。早在2023年，中國科學(xué)院院士潘建偉就曾表示：“我認為，在未來(lái)5年，也就是短中期，我們可以看到幾百到幾千量子位相干的操縱，這將有助于我們去研究高溫超導機制，其中可能會(huì )涉及量子霍爾效應。在長(cháng)期來(lái)看，未來(lái)10-15年，我們可以看到數百萬(wàn)量子位相干的操縱，借助量子糾纏，這將為通用的量子計算奠定基礎?！?/span>

量子位也稱(chēng)為量子比特，這是量子計算的基本構建單位，類(lèi)似于經(jīng)典計算中的比特。目前，全球頂尖的量子實(shí)驗室都致力于構建更多量子比特數的量子計算機，從而實(shí)現更強的糾錯能力。

微軟最新發(fā)布的Majorana 1芯片包含的量子比特數遠少于谷歌和IBM構建的量子芯片。谷歌Willow芯片擁有105個(gè)物理量子比特，而Majorana 1僅包含了8個(gè)量子比特。但微軟表示，它可以通過(guò)構建更少的量子比特數實(shí)現更強的量子糾錯能力。

究竟需要多少量子比特才能實(shí)現量子計算機的糾錯？潘建偉曾表示，這取決于應用，取決于計算機運行的精準度。

Majorana 1是基于全新的物質(zhì)狀態(tài)——“拓撲”構建而成的全球首款拓撲量子芯片，采用了半導體砷化銦和超導體鋁材料。微軟在2月19日發(fā)布的一篇博客中稱(chēng)，開(kāi)發(fā)合適的材料來(lái)構建量子比特，并理解量子比特相關(guān)的物質(zhì)拓撲狀態(tài)的難度極大，這也是大多數量子研究都集中在其他類(lèi)型量子比特的原因。

“最難的部分是解決物理問(wèn)題。這方面沒(méi)有教科書(shū)，我們必須自己發(fā)明，通過(guò)一個(gè)一個(gè)原子、一層一層地構建?！蔽④泩绦懈笨偛肑ason Zander表示。

潘建偉在談到“拓撲量子比特”時(shí)表示，這是一種基于拓撲量子計算的量子比特，工作原理是通過(guò)對拓撲纏結態(tài)進(jìn)行操作。由于拓撲量子比特具有較強的容錯能力，因此它被認為是實(shí)現容錯量子計算的理想選擇。

“如果能夠實(shí)現，而且有非常扎實(shí)的技術(shù)基礎，拓撲量子比特將會(huì )讓量子計算變得更加容易?！迸私▊ケ硎?。他還稱(chēng)，新的2D材料在拓撲結構上的應用將會(huì )有很大的潛力，因為典型的傳統材料在拓撲領(lǐng)域有一定的局限，有時(shí)會(huì )帶來(lái)一些錯誤的結果。

微軟最新的技術(shù)進(jìn)展給拓撲量子比特領(lǐng)域的研究帶來(lái)新的希望，關(guān)于Majorana 1量子芯片的研究成果發(fā)布在《自然》雜志上。微軟還表示，預計該芯片將于2030年之前上市。

Zander表示：“在開(kāi)始談?wù)撋虡I(yè)可靠性之前，我們希望能率先實(shí)現幾百個(gè)數量級的量子比特?！倍④浀哪繕耸?，經(jīng)過(guò)大量的物理研究后，朝著(zhù)在Majorana 1芯片上實(shí)現一百萬(wàn)個(gè)量子比特。

技術(shù)專(zhuān)家相信，量子計算機有朝一日可以完成當今系統需要數百萬(wàn)年才能完成的計算，有效地解決傳統計算機難以解決甚至不可能解決的問(wèn)題，并在醫學(xué)、化學(xué)和許多其他領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)現。但業(yè)內對于這一愿景何時(shí)實(shí)現，長(cháng)期以來(lái)存在爭議。

英偉達創(chuàng )始人CEO黃仁勛上個(gè)月表示，量子技術(shù)距離超越英偉達芯片還有20年的時(shí)間，目前AI芯片仍是人工智能的主力軍。而谷歌等公司則認為，這一時(shí)間點(diǎn)預計將在5年內實(shí)現。IBM預計，大規模量子計算機將于2033年左右上線(xiàn)。

微軟也成為最新加入谷歌和IBM等量子計算前沿公司樂(lè )觀(guān)預測的科技巨頭。盡管微軟沒(méi)有給出Majorana 1芯片何時(shí)能擴大規模，并制造出超越經(jīng)典計算的量子計算機的時(shí)間表，但該公司在博客文章中表示，這一時(shí)間點(diǎn)“還需數年，而不是數十年”。

Zander表示：“與其說(shuō)距離這一目標還有幾十年的時(shí)間，我們認為這更像是幾年后就會(huì )發(fā)生的事情?！彼€稱(chēng)，量子計算機可用于構建用于訓練人工智能模型的數據?！艾F在你可以要求它發(fā)明一些新的分子，發(fā)明一些新的藥物，這在以前是不可能做到的?！彼f(shuō)道。

來(lái)源： 第一財經(jīng)資訊