文 | 芯東西 ZeR0

編輯 | 漠影

芯東西2月20日?qǐng)?bào)道，微軟昨夜在量子計(jì)算領(lǐng)域甩出一枚重磅“核彈”，正式推出Majorana 1——全球首個(gè)由拓?fù)浜诵尿?qū)動(dòng)的量子處理器（QPU）。

微軟董事長(zhǎng)兼CEO薩蒂亞·納德拉發(fā)文宣布：“這一突破將使我們?cè)趲啄陜?nèi)，而不像一些人預(yù)測(cè)的那樣用幾十年，創(chuàng)造出一臺(tái)真正有意義的量子計(jì)算機(jī)?！?

這是微軟運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的研究項(xiàng)目之一。過(guò)去17年，微軟一直推進(jìn)這項(xiàng)研究。他們已經(jīng)能對(duì)迄今僅被理論化的亞原子粒子進(jìn)行觀(guān)察，還可以控制它。

這為量子計(jì)算創(chuàng)造了一種全新的材料和架構(gòu)——可將100萬(wàn)量子比特塞進(jìn)一顆巴掌大小的單芯片。

Majorana 1小到只有0.01毫米寬，已實(shí)現(xiàn)將8個(gè)拓?fù)淞孔颖忍胤旁趩涡酒?，未?lái)這個(gè)芯片將能擴(kuò)展至百萬(wàn)級(jí)量子比特。

而世界上所有當(dāng)前計(jì)算機(jī)的協(xié)同運(yùn)行，都無(wú)法完成一臺(tái)100萬(wàn)量子比特的量子計(jì)算機(jī)能夠完成的任務(wù)。

100萬(wàn)量子比特意味著什么？

量子計(jì)算機(jī)可以模擬得非常精確，將解決當(dāng)今世界所有計(jì)算機(jī)的綜合能力所無(wú)法解決的問(wèn)題，比如將微塑料分解成無(wú)害的副產(chǎn)品、發(fā)明自修復(fù)材料，有望徹底改變醫(yī)學(xué)、藥物研發(fā)、材料科學(xué)乃至我們對(duì)自然世界的理解。

不僅如此，量子計(jì)算機(jī)還能增強(qiáng)AI能力，推動(dòng)更多前沿發(fā)現(xiàn)。

Majorana 1的革命性突破在于運(yùn)用了全新材料“拓?fù)鋵?dǎo)體”（topoconductor），標(biāo)志著人類(lèi)向?qū)嵱没孔佑?jì)算邁出關(guān)鍵一步。

微軟還宣布在實(shí)用量子計(jì)算的道路上取得如下進(jìn)展：

1、硬件級(jí)保護(hù)型拓?fù)淞孔颖忍?nbsp;：結(jié)合今日Nature論文及Station Q會(huì)議披露的技術(shù)細(xì)節(jié)，微軟率先利用新型材料和設(shè)計(jì)一種完全不同類(lèi)型的微型、高速、支持全數(shù)字化調(diào)控的量子比特。

2、可靠量子計(jì)算的設(shè)備路線(xiàn)圖：從單量子比特到實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)的陣列結(jié)構(gòu)。

3、構(gòu)建世界上第一個(gè)基于拓?fù)淞孔颖忍氐娜蒎e(cuò)原型（FTP）：作為美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）實(shí)用規(guī)模量子計(jì)算未充分探索系統(tǒng)（US2QC）計(jì)劃的最終階段的一部分，微軟正在按計(jì)劃構(gòu)建可擴(kuò)展量子計(jì)算機(jī)的FTP（只需數(shù)年而不是數(shù)十年）。

這些里程碑共同標(biāo)志著從科學(xué)探索向技術(shù)創(chuàng)新邁進(jìn)的量子計(jì)算關(guān)鍵時(shí)刻，將重新定義量子旅程的下一階段如何進(jìn)行。

Dwarkesh播客節(jié)目第一時(shí)間放出對(duì)納德拉的專(zhuān)訪(fǎng)。納德拉談道，今年是微軟成立50周年，微軟在量子計(jì)算領(lǐng)域已經(jīng)研究了大約30年，現(xiàn)在有了物理學(xué)和制造技術(shù)上的突破，接下來(lái)要做的是構(gòu)建第一臺(tái)容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)。

他希望用量子計(jì)算機(jī)來(lái)取代一些高性能計(jì)算，并幫助我們應(yīng)對(duì)這個(gè)星球上面臨的所有挑戰(zhàn)。

論文指路：arxiv.org/pdf/2502.12252

01. 通往百萬(wàn)量子比特的路徑：世界上第一個(gè)拓?fù)鋵?dǎo)體

量子世界遵循量子力學(xué)定律，這與我們所見(jiàn)世界的物理定律不同。這些粒子被稱(chēng)為量子比特，類(lèi)似于計(jì)算機(jī)現(xiàn)在使用的比特，即1和0。

量子比特非常敏感，極易受到來(lái)自環(huán)境的干擾和誤差的影響，從而導(dǎo)致它們崩潰和信息丟失。它們的狀態(tài)也會(huì)受到測(cè)量的影響，這造成了問(wèn)題，因?yàn)闇y(cè)量對(duì)于計(jì)算至關(guān)重要。一個(gè)固有挑戰(zhàn)是開(kāi)發(fā)一個(gè)可以測(cè)量和控制的量子比特，同時(shí)提供保護(hù)以防止環(huán)境噪聲破壞它們。

量子比特可以通過(guò)不同的方式創(chuàng)建，每種方式都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。將近20年前，微軟決定采用一種獨(dú)特的方法：開(kāi)發(fā)拓?fù)淞孔颖忍亍?/p>

微軟認(rèn)為，這將提供更穩(wěn)定的量子比特，需要更少的糾錯(cuò)，從而釋放速度、尺寸和可控性?xún)?yōu)勢(shì)。

這種方法的學(xué)習(xí)曲線(xiàn)很陡峭，需要未知的科學(xué)和工程突破，但也是創(chuàng)建可擴(kuò)展和可控的量子比特、能夠完成具有商業(yè)價(jià)值的工作的最有希望的途徑。

它們?cè)谧匀唤缰胁⒉淮嬖?，只能通過(guò)磁場(chǎng)和超導(dǎo)體誘導(dǎo)而產(chǎn)生。開(kāi)發(fā)合適的材料來(lái)制造奇異粒子及其相關(guān)的物質(zhì)拓?fù)錉顟B(tài)的難度，是大多數(shù)量子研究都集中在其他類(lèi)型的量子比特上的原因。

直到近期，微軟試圖使用的奇異粒子——馬約拉納（Majorana）粒子，才被人發(fā)現(xiàn)或制造出來(lái)。

這基于其團(tuán)隊(duì)的最新重大成果：全球首個(gè)拓?fù)鋵?dǎo)體。

拓?fù)鋵?dǎo)體，又稱(chēng)拓?fù)涑瑢?dǎo)體，是一種特殊的材料，可以創(chuàng)造一種全新的物質(zhì)狀態(tài)——不是固體、液體或氣體，而是拓?fù)錉顟B(tài)。

利用這種狀態(tài)可以產(chǎn)生更穩(wěn)定的量子比特。拓?fù)淞孔颖忍剡M(jìn)展的精妙之處在于，它這種量子比特速度快、體積小，并且可以數(shù)字控制，無(wú)需像目前的替代方案那樣進(jìn)行權(quán)衡，具有無(wú)可比擬的擴(kuò)展能力。

微軟在發(fā)表于Nature的一篇新論文中概述了如何創(chuàng)建拓?fù)淞孔颖忍氐钠娈惲孔犹匦圆?zhǔn)確測(cè)量它們，這是實(shí)用計(jì)算的必要步驟。

論文鏈接：nature.com/articles/s41586-024-08445-2

這一突破需要開(kāi)發(fā)一種由砷化銦（半導(dǎo)體）和鋁（超導(dǎo)體）制成的全新材料堆棧，其中大部分都是微軟逐個(gè)原子設(shè)計(jì)和制造的。

其目標(biāo)是誘導(dǎo)出名為馬約拉納粒子的新量子粒子，并利用其獨(dú)特性質(zhì)進(jìn)入量子計(jì)算的下一個(gè)領(lǐng)域。

當(dāng)冷卻到接近絕對(duì)零度并用磁場(chǎng)調(diào)節(jié)時(shí)，這些設(shè)備會(huì)形成拓?fù)涑瑢?dǎo)納米線(xiàn)（nanowire），導(dǎo)線(xiàn)末端具有馬約拉納零模式（MZM）。

近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，這些準(zhǔn)粒子只存在于教科書(shū)中。去年，微軟第一次觀(guān)察到馬約拉納粒子。而現(xiàn)在，微軟可以根據(jù)需要，在拓?fù)鋵?dǎo)體中創(chuàng)建和控制它們了。

MZM是量子比特的構(gòu)建塊，通過(guò)“奇偶校驗(yàn)”存儲(chǔ)量子信息——導(dǎo)線(xiàn)包含偶數(shù)還是奇數(shù)個(gè)電子。

在傳統(tǒng)超導(dǎo)體中，電子結(jié)合成庫(kù)珀對(duì)并無(wú)阻力移動(dòng)。任何未配對(duì)的電子都可以被檢測(cè)到，因?yàn)樗拇嬖谛枰~外的能量。

拓?fù)鋵?dǎo)體有所不同：在這里，一對(duì)MZM之間共享一個(gè)未配對(duì)的電子，使其對(duì)環(huán)境不可見(jiàn)。這種獨(dú)特的屬性保護(hù)了量子信息。

雖然這使得拓?fù)鋵?dǎo)體成為量子比特的理想候選者，但它也帶來(lái)了一個(gè)挑戰(zhàn)：如何讀取隱藏得如此好的量子信息？如何區(qū)分1,000,000,000個(gè)電子和1,000,000,001個(gè)電子？

微軟對(duì)這一測(cè)量挑戰(zhàn)的的解決方案如下：

1、通過(guò)數(shù)字開(kāi)關(guān)將納米線(xiàn)兩端耦合至量子點(diǎn)（儲(chǔ)存電荷的微型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)）。

2、這種連接提高了點(diǎn)保持電荷的能力。確切的增加取決于納米線(xiàn)的奇偶校驗(yàn)。

3、用微波測(cè)量這種變化。量子點(diǎn)保持電荷的能力決定了微波如何從量子點(diǎn)反射。因此，它們會(huì)帶著納米線(xiàn)量子態(tài)的印記返回。

微軟設(shè)計(jì)的設(shè)備足以實(shí)現(xiàn)在單次測(cè)量中可靠測(cè)量，最初測(cè)量誤差率為1%，并且已有明確路徑來(lái)顯著降低這一誤差。

微軟的系統(tǒng)表現(xiàn)出了令人印象深刻的穩(wěn)定性。外部能量（例如電磁輻射）可以破壞庫(kù)珀對(duì)，產(chǎn)生不成對(duì)的電子，從而將量子比特的狀態(tài)從偶數(shù)變?yōu)槠鏀?shù)。但其結(jié)果表明這種情況很少見(jiàn)，平均每毫秒只發(fā)生一次。這表明包裹其處理器的屏蔽層可以有效地阻擋此類(lèi)輻射。微軟正在探索進(jìn)一步減少這種情況的方法。

量子計(jì)算需要設(shè)計(jì)一種專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的新物質(zhì)狀態(tài)。微軟的讀出技術(shù)已經(jīng)非常精確，這表明其正在利用這種奇異的物質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行量子計(jì)算。

這種讀出技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從根本上不同的量子計(jì)算方法，其中使用測(cè)量來(lái)執(zhí)行計(jì)算。

02.通過(guò)數(shù)字精度徹底改變量子控制，從物理學(xué)到工程學(xué)

傳統(tǒng)芯片用電子完成計(jì)算。Majorana 1芯片不使用電子，而使用馬約拉納粒子進(jìn)行計(jì)算，它是半個(gè)電子。

微軟不僅能夠創(chuàng)建馬約拉納粒子，幫助保護(hù)量子信息免受隨機(jī)干擾，而且還可以使用微波可靠地測(cè)量它們的信息。

世界上第一個(gè)為Majorana 1提供動(dòng)力的拓?fù)浜诵脑谠O(shè)計(jì)上是可靠的，在硬件層面融入了抗錯(cuò)誤功能，使其更加穩(wěn)定。

具有商業(yè)重要性的應(yīng)用，需對(duì)100萬(wàn)量子比特進(jìn)行數(shù)萬(wàn)億次運(yùn)算。而當(dāng)前的方法依賴(lài)于對(duì)每個(gè)量子比特進(jìn)行精細(xì)調(diào)整的模擬控制，這超出了現(xiàn)有方法的承受范圍。

傳統(tǒng)量子計(jì)算以精確的角度旋轉(zhuǎn)量子態(tài)，需要為每個(gè)量子位定制復(fù)雜的模擬控制信號(hào)。這使量子糾錯(cuò) （QEC）變得復(fù)雜，因?yàn)榱孔蛹m錯(cuò)必須依靠這些同樣敏感的操作來(lái)檢測(cè)和糾正錯(cuò)誤。

馬約拉納粒子隱藏了量子信息，使其更加可靠，但也更難測(cè)量。微軟團(tuán)隊(duì)的新測(cè)量方法非常精確，可以檢測(cè)到超導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)中十億個(gè)電子和十億個(gè)電子之間的差異——這告訴計(jì)算機(jī)量子比特處于什么狀態(tài)，并構(gòu)成量子計(jì)算的基礎(chǔ)。

具體而言，微軟基于測(cè)量的方法完全通過(guò)由連接和斷開(kāi)量子點(diǎn)與納米線(xiàn)的簡(jiǎn)單數(shù)字脈沖激活的測(cè)量來(lái)執(zhí)行誤差校正。這種數(shù)字控制，使得管理實(shí)際應(yīng)用所需的大量量子比特變得切實(shí)可行，重新定義并大大簡(jiǎn)化了量子計(jì)算的工作原理。

測(cè)量可以通過(guò)電壓脈沖來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉，就像輕按電燈開(kāi)關(guān)一樣，而不必為每個(gè)單獨(dú)的量子比特微調(diào)刻度盤(pán)。這種更簡(jiǎn)單的測(cè)量方法可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，從而簡(jiǎn)化了量子計(jì)算過(guò)程和構(gòu)建可擴(kuò)展機(jī)器的物理要求。

微軟的拓?fù)淞孔颖忍剡€因其尺寸而比其他量子比特更具優(yōu)勢(shì)。

據(jù)研究人員分享，即便是如此微小的量子比特，也存在一個(gè)“適中”區(qū)域，太小的量子比特很難運(yùn)行控制線(xiàn)，而太大的量子比特則需要一臺(tái)巨大的機(jī)器。為這些類(lèi)型的量子比特添加個(gè)性化控制技術(shù)將需要建造一臺(tái)不切實(shí)際的計(jì)算機(jī)，其大小相當(dāng)于一個(gè)飛機(jī)庫(kù)或足球場(chǎng)。

Majorana 1是微軟的量子芯片，包含量子比特和周?chē)目刂齐娮釉O(shè)備，小到可以握在手掌中，并能整齊地裝入量子計(jì)算機(jī)中，而量子計(jì)算機(jī)可輕松部署在微軟Azure數(shù)據(jù)中心內(nèi)。

目前Majorana 1已經(jīng)擁有8個(gè)拓?fù)淞孔颖忍亍?/p>

通過(guò)展示核心構(gòu)建模塊——在MZM中編碼、受拓?fù)浔Ｗo(hù)并通過(guò)測(cè)量處理的量子信息，微軟稱(chēng)他們已準(zhǔn)備好從物理突破轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用。

微軟的拓?fù)淞孔颖忍丶軜?gòu)將鋁納米線(xiàn)連接在一起形成一個(gè) H。每個(gè)H有4個(gè)可控的馬約拉納粒子，構(gòu)成一個(gè)量子比特。這些H也可以連接起來(lái)，像許多瓷磚一樣分布在芯片上。

下一步是圍繞單量子比特設(shè)備（稱(chēng)為T(mén)etron）構(gòu)建可擴(kuò)展架構(gòu)。在Station Q會(huì)議上，微軟分享了演示此量子比特基本操作的數(shù)據(jù)。一項(xiàng)基本操作（測(cè)量Tetron中拓?fù)浼{米線(xiàn)之一的奇偶性）使用了微軟在Nature論文中描述的相同技術(shù)。

圖中第一幅圖展示了一個(gè)單量子比特設(shè)備。tetron由兩條平行拓?fù)渚€(xiàn)（藍(lán)色）組成，兩端各有一個(gè)MZM（橙色點(diǎn)），由一條垂直的平凡超導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)（淺藍(lán)色）連接。

第二幅圖展示了一個(gè)支持基于測(cè)量的編織轉(zhuǎn)換的雙量子比特設(shè)備。第三幅圖顯示了一個(gè)4×2 tetron陣列，支持在兩個(gè)邏輯量子比特上進(jìn)行量子錯(cuò)誤檢測(cè)演示。這些演示建立在量子糾錯(cuò)的基礎(chǔ)上，如右圖所示的設(shè)備（27×13 tetron陣列）。

另一個(gè)關(guān)鍵操作是將量子比特置于奇偶校驗(yàn)態(tài)的疊加中。這也是通過(guò)對(duì)量子點(diǎn)進(jìn)行微波反射測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但測(cè)量配置不同，微軟將第一個(gè)量子點(diǎn)與納米線(xiàn)分離，并將另一個(gè)點(diǎn)連接到設(shè)備一端的兩條納米線(xiàn)上。通過(guò)執(zhí)行這兩個(gè)正交的泡利測(cè)量Z和X，微軟展示了基于測(cè)量的控制，這是開(kāi)啟其路線(xiàn)圖下一步的關(guān)鍵里程碑。

微軟路線(xiàn)圖現(xiàn)在系統(tǒng)地指向可擴(kuò)展的QEC。下一步將涉及4×2四量子陣列。他們將首先使用一個(gè)雙量子比特子集來(lái)演示糾纏和基于測(cè)量的編織變換，然后將使用整個(gè)8量子比特陣列在2個(gè)邏輯量子比特上實(shí)現(xiàn)量子誤差檢測(cè)。

拓?fù)淞孔颖忍氐膬?nèi)置錯(cuò)誤保護(hù)簡(jiǎn)化了QEC。此外，與之前的先進(jìn)方法相比，其自定義QEC代碼將開(kāi)銷(xiāo)減少到大約1/10。

這種大幅減少意味著其可擴(kuò)展系統(tǒng)可以用更少的物理量子比特構(gòu)建，并有可能以更快的時(shí)鐘速度運(yùn)行。

量子芯片不能單獨(dú)工作。它存在于一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中。這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)具有控制邏輯、一個(gè)將量子比特保持在比外太空低得多的溫度的稀釋制冷機(jī)，還有一個(gè)可以與AI和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成的軟件棧。所有這些部件都是完全在內(nèi)部構(gòu)建或修改的。

繼續(xù)完善這些流程并讓所有元素以更快的規(guī)模協(xié)同工作將需要更多年的工程工作。但微軟稱(chēng)，許多艱難的科學(xué)和工程挑戰(zhàn)現(xiàn)在已經(jīng)得到解決。

03.已進(jìn)入DAPRA嚴(yán)格基準(zhǔn)測(cè)試最終階段

除了制造自己的量子硬件之外，微軟還與Quantinuum和Atom Computing合作，利用當(dāng)今的量子比特取得科學(xué)和工程突破，包括去年宣布推出業(yè)界首臺(tái)可靠的量子計(jì)算機(jī)。

這些類(lèi)型的機(jī)器為開(kāi)發(fā)量子技能、構(gòu)建混合應(yīng)用程序和推動(dòng)新發(fā)現(xiàn)提供了重要的機(jī)會(huì)，特別是當(dāng)AI與由大量可靠量子比特驅(qū)動(dòng)的新量子系統(tǒng)相結(jié)合時(shí)。

如今，Azure Quantum提供了一套集成解決方案，使客戶(hù)能夠利用Azure中領(lǐng)先的AI、高性能計(jì)算和量子平臺(tái)來(lái)推進(jìn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

美國(guó)DARPA已選定微軟作為兩家進(jìn)入其嚴(yán)格基準(zhǔn)測(cè)試計(jì)劃最終階段的公司之一，該計(jì)劃名為實(shí)用級(jí)量子計(jì)算未開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（US2QC），是DARPA大型量子基準(zhǔn)測(cè)試計(jì)劃（QBI）的組成部分之一。微軟認(rèn)為這是對(duì)其構(gòu)建具有拓?fù)淞孔颖忍厝蒎e(cuò)量子計(jì)算機(jī)路線(xiàn)圖的認(rèn)可。

DARPA的US2QC計(jì)劃及其更廣泛的量子基準(zhǔn)測(cè)試計(jì)劃代表了一種嚴(yán)格的方法來(lái)評(píng)估量子系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以解決超出傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)能力的問(wèn)題。

此前，DARPA評(píng)估微軟可以在合理的時(shí)間內(nèi)構(gòu)建出實(shí)用級(jí)量子計(jì)算機(jī)，因此選擇了微軟進(jìn)行早期階段的研究。隨后，DARPA評(píng)估了微軟量子團(tuán)隊(duì)的容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)架構(gòu)設(shè)計(jì)和工程計(jì)劃。經(jīng)仔細(xì)分析，DARPA和微軟簽署了一項(xiàng)協(xié)議，開(kāi)始該項(xiàng)目的最后階段。

在此階段，微軟計(jì)劃在數(shù)年內(nèi)（而不是數(shù)十年內(nèi)）構(gòu)建基于拓?fù)淞孔游坏娜蒎e(cuò)原型，這是邁向?qū)嵱眉?jí)量子計(jì)算的關(guān)鍵加速步驟。

這將實(shí)現(xiàn)一種能提供100萬(wàn)個(gè)或更多量子比特并實(shí)現(xiàn)數(shù)萬(wàn)億次快速可靠操作的量子架構(gòu)。

它們可以使用量子力學(xué)以驚人的精度在數(shù)學(xué)上描繪自然界的行為方式，從化學(xué)反應(yīng)到分子相互作用和酶能量。

百萬(wàn)級(jí)量子比特機(jī)器應(yīng)該能夠解決化學(xué)、材料科學(xué)和其他行業(yè)中某些類(lèi)型的問(wèn)題，而這些問(wèn)題是當(dāng)今的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算的。

例如，它們可以幫助解決材料為何會(huì)遭受腐蝕或開(kāi)裂的化學(xué)難題。這可能導(dǎo)致自修復(fù)材料出現(xiàn)，用于修復(fù)橋梁或飛機(jī)部件的裂縫、破碎的手機(jī)屏幕或刮傷的車(chē)門(mén)。

由于塑料種類(lèi)繁多，目前還無(wú)法找到一種可以分解塑料的萬(wàn)能催化劑——這對(duì)于清理微塑料或解決碳污染尤為重要。量子計(jì)算可以計(jì)算此類(lèi)催化劑的性質(zhì)，將污染物分解成有價(jià)值的副產(chǎn)品或首先開(kāi)發(fā)無(wú)毒替代品。

酶是一種生物催化劑，由于只有量子計(jì)算才能提供對(duì)其行為的精確計(jì)算，酶可以更有效地應(yīng)用于醫(yī)療保健和農(nóng)業(yè)。這可能會(huì)帶來(lái)突破性進(jìn)展，幫助消除全球饑餓：提高土壤肥力以提高產(chǎn)量或促進(jìn)惡劣氣候條件下糧食的可持續(xù)生長(zhǎng)。

研究人員說(shuō)，讓材料正確堆疊以產(chǎn)生物質(zhì)的拓?fù)錉顟B(tài)是最困難的部分之一。微軟的拓?fù)鋵?dǎo)體不是由硅制成，而是由砷化銦制成，這種材料目前用于紅外探測(cè)器等應(yīng)用，具有特殊性質(zhì)。半導(dǎo)體與超導(dǎo)性相結(jié)合，形成了一種混合物。

理解這些材料非常困難，有了可擴(kuò)展的量子計(jì)算機(jī)，人們將能夠預(yù)測(cè)具有更好性能的材料，進(jìn)而能夠構(gòu)建下一代超越規(guī)模的量子計(jì)算機(jī)。

最重要的是，量子計(jì)算可以讓工程師、科學(xué)家、公司和其他人員第一次就設(shè)計(jì)出正確的產(chǎn)品——這將為從醫(yī)療健康到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)變革。

量子計(jì)算的強(qiáng)大功能與AI工具相結(jié)合，可以讓人們用通俗易懂的語(yǔ)言描述他們想要?jiǎng)?chuàng)造什么樣的新材料或分子，并立即得到可行的答案——無(wú)需猜測(cè)或多年的反復(fù)試驗(yàn)。

“任何制造任何東西的公司都可以在第一次就設(shè)計(jì)出完美的產(chǎn)品。它會(huì)給你答案，”微軟技術(shù)研究員說(shuō)，“量子計(jì)算機(jī)教會(huì)AI自然語(yǔ)言，這樣AI就可以告訴你想要制造什么的配方?！?/p>

04.結(jié)語(yǔ)：百萬(wàn)量子比特開(kāi)啟未來(lái)之門(mén)，將推動(dòng)材料科學(xué)革新

18個(gè)月前，微軟制定了量子超算路線(xiàn)圖。今天，微軟已經(jīng)實(shí)現(xiàn)第二階段的目標(biāo)——展示了世界上第一個(gè)拓?fù)淞孔颖忍?。微軟已?jīng)在一顆設(shè)計(jì)為容納100萬(wàn)個(gè)量子比特的芯片上集成了8個(gè)拓?fù)淞孔颖忍亍?/p>

百萬(wàn)量子比特的量子計(jì)算機(jī)不僅僅是一個(gè)里程碑，更是解決世界上一些最困難問(wèn)題的途徑。

即使是當(dāng)今最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，也無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)決定未來(lái)必不可少的材料特性的量子過(guò)程。但這種規(guī)模的量子計(jì)算可以帶來(lái)創(chuàng)新，例如修復(fù)橋梁裂縫的自修復(fù)材料、可持續(xù)農(nóng)業(yè)和更安全的化學(xué)發(fā)現(xiàn)。

今天需要耗資數(shù)十億美元進(jìn)行的詳盡實(shí)驗(yàn)探索，可以用量子計(jì)算機(jī)取而代之。

微軟通往實(shí)用量子計(jì)算的路徑很清晰，基礎(chǔ)技術(shù)已得到驗(yàn)證。微軟相信其架構(gòu)是可擴(kuò)展的，他們正不懈朝著目標(biāo)前進(jìn)——建造一臺(tái)能夠推動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)并解決重要問(wèn)題的量子機(jī)器。

我們正處于量子時(shí)代的開(kāi)端，而Majorana 1只是個(gè)開(kāi)始。