Microsoft 声称其异国情调的新芯片实现了量子计算的突破

快速阅读: 据《奇点枢纽》称，多年前，微软开始研究一种名为拓扑量子位的新型量子位，以克服现有量子计算机易出错的问题。最近，微软宣布在一款拥有八个拓扑量子位的处理器上取得突破，有望未来容纳多达一百万个量子位。拓扑量子位通过数学上的拓扑学原理，使系统在受干扰时仍能保持稳定状态。微软的方法是利用砷化铟纳米线和超导铝板制造马约拉纳零模准粒子，进而编码量子信息。

多年前，微软致力于一种奇特且高风险的量子计算方法。如今，随着公司首次发布其原型芯片，它表示坚持不懈的努力终于得到了回报。当前量子计算机面临的一大问题就是它们极易出错。即使外界最轻微的干扰也可能破坏它们依赖的脆弱量子态以进行计算。量子纠错提供了一种潜在的解决办法，但最有前景的方案需要大量的额外量子位。因此，大多数专家预测，机器需要大约一百万个量子位才能真正做些有用的事情，这与目前略超过一千个量子位的记录相去甚远。这就是为什么近二十年前，微软决定追求拓扑量子位——一种固有抗错误的新量子位类型。多年来，这一努力遭遇了多次挫折，但现在公司声称已经解决了这个问题，并在一款拥有八个拓扑量子位的处理器上取得了突破，未来有一天能够容纳多达一百万个量子位。“我们退后一步说‘好吧，让我们为量子时代发明晶体管’，”微软的技术研究员切坦·纳亚克在一份新闻稿中说道。

拓扑量子计算与其他方法不同之处在于，它不是将量子信息编码在单个粒子中，而是将其编码在一个较大系统的大规模属性中，该系统可以由许多粒子组成。它基于拓扑学的数学原理，关注的是即使物体被弯曲或拉伸，其基本性质仍保持不变。这种方法的主要优势在于，系统各组成部分受到的干扰不会影响其整体拓扑状态。因此，拓扑量子位对导致其他类型量子位出错的环境噪声不太敏感。微软的拓扑量子计算方法涉及创造所谓的马约拉纳零模准粒子。为此，它将由砷化铟半导体制成的纳米线与一块在极低温度下作为超导体的铝板结合在一起。通常情况下，超导体中的电子成对出现。但微软表示，其设备可以生成未配对的电子，这些电子处于“非定域”状态。这些电子表现为纳米线两端的一对马约拉纳零模。如果能在一对纳米线的任一端创建四个这样的准粒子，就有可能将它们编织成拓扑状态来编码量子信息。这一编织过程涉及按特定顺序进行一系列测量。

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