微软发布首款量子计算芯片 有利于解决量子退相干难题

微软周三发布新型量子计算芯片Majorana1。微软表示，通过这个“全球首款拓扑架构量子芯片”，开发出能解决“有意义工业规模问题”的量子计算机，将是未来几年就能实现的事情，而不是科学界此前预期的几十年。

与其他量子计算方法相比，Majorana量子比特更稳定，抗干扰能力更强。

中国科学院院士、 深圳国际量子研究院院长俞大鹏表示，微软此款量子芯片，是另外一种固态量子计算体系，理论上讲，基于拓扑不变保护原理，拓扑量子比特（芯片）会克服现有其它体系跟环境耦合退相干等缺陷，提供一种全新架构的强大量子计算体系。

拓扑量子计算之前一直是零量子比特，此次微软将其提升到8量子比特。

量子计算的承载体是量子比特， 以量子比特为基本运算单元。与经典比特不同，量子比特利用的是量子世界的叠加规律。这意味着一个量子比特可以同时处于0和1之间的任何两个状态的叠加态中，只是概率大小不同而已。这种叠加态的特性使得量子计算机能够同时处理多个任务，大大提高运算效率。

科学家们只有对量子精确控制，使其进入并维持在量子态，才有可能进行高效计算操作。然而，量子控制的难度之大，远非传统技术所能比拟。早在1999年，超导量子计算机的概念就已提出，就是在超导状态下更容易进入和维持量子态。但将其从理论转化为实际工程应用，仍需跨越重重难关。

量子计算需要对量子态的精准操控，而非简单的原子层面操作，量子很容易受到周围环境干扰，从而从量子态中退出，让量子长时间处于量子态，有利于计算，减少周围环境干扰就是退相干。本次微软公司使用拓扑架构，就是为了减少环境干扰。

关于商用，俞大鹏认为，还还为时过早。

量子计算机何时问世一直是科技行业高层争论的焦点。Nvidia首席执行官黄仁勋此前曾表示，这项技术还需要二十年才能超越该公司的芯片。而谷歌表示，距离商业量子计算应用仅剩五年时间，IBM则预计大规模量子计算机将于2033年上线。

报道显示，微软的Majorana1芯片研发核心技术依赖于一种名为马约拉纳费米子的亚原子粒子。这种粒子的存在最早在20世纪30年代被理论化，因其性质不易出现困扰量子计算机的错误而备受关注。然而，物理学家一直很难找到和控制这种粒子。

微软称，Majorana1芯片是用砷化铟和铝制造的，使用超导纳米线来观察粒子，并可以用标准计算设备进行控制。尽管该芯片的量子比特数远少于谷歌和IBM的，但微软认为，由于错误率较低，制造有用的计算机所需的基于马约拉纳量子比特要少得多。

该芯片是在华盛顿州和丹麦的微软实验室制造的。桑德尔在接受采访时表示：“最难的部分是解决物理问题。这方面没有教科书，我们必须自己发明。”他强调，微软确实发明了创造这种芯片的能力，一个原子一个原子，一层一层地构建。