微软推出突破性量子芯片：Majorana 1
微软宣布推出 Majorana 1 芯片，这是量子计算领域的一项重大进步，该芯片具有支持多达一百万个抗错误拓扑量子比特的能力，标志着向前迈出了一大步。这项创新是通过开发一种专门为此应用设计的新材料而实现的。据微软称，这一突破表明他们有能力“设计出一种完全不同类型的量子比特，这种量子比特体积小、速度快、易于控制”。
微软量子路线图的进展
Majorana 1 的发布与微软的 2023 年路线图相吻合，该路线图列出了实现量子超级计算机的各种里程碑。随着这一声明的发布，微软正式实现了第二个里程碑：演示世界上第一个拓扑量子比特。路线图包括六个关键里程碑，具体如下：
里程碑 01：创建和控制马约拉纳粒子 微软率先设计出可诱导和控制与马约拉纳零模式相关的物质拓扑相的设备，为新型量子比特技术铺平了道路。
里程碑 02：硬件保护量子位 引入了包含内置错误保护的受保护量子位，这项创新将量子位技术从模拟控制转变为数字控制。
里程碑 03：高质量硬件保护的量子比特 为了增强操作可扩展性并最大限度地减少错误，这些数字控制、硬件保护的量子比特可以与各种质量改进一起纠缠和编织。
里程碑 04：多量子比特系统 可编程量子处理单元（QPU）有助于执行多种量子算法，从而实现各种量子比特之间的协同操作。
里程碑 05：弹性量子系统 采用真正的逻辑量子位使得量子机器能够展示比其物理量子位更高质量的操作，为可靠的量子操作奠定基础，并为功能性量子超级计算铺平道路。
里程碑 06：量子超级计算机 这台先进的量子超级计算机的性能将超越传统计算机，从每秒 100 万个可靠的 rQOPS 开始，错误率低于万亿分之一，最终扩展到每秒 1 亿个 rQOPS，以应对化学和材料科学领域的高级挑战。
快速前进的道路
从第一个里程碑到第二个里程碑的转变微软只用了 18 个月的时间，这让该公司有信心在几年内而不是几十年内实现完全可运行的量子超级计算机——目标是在 2035 年之前完成。如果这种势头持续下去，并且每个后续里程碑都以同样的速度实现，我们有可能在 2031 年看到最终里程碑的实现。
Majorana 1 的好处和影响
目前开发的 Majorana 1 芯片可容纳 8 个量子比特，但经过设计可扩展至 100 万个。一旦完全扩展，这种能力将使量子计算机能够解决传统超级计算机无法解决的复杂问题。在微软概述的众多好处中，量子计算在促进自修复材料、农业进步和更安全的化学发现方面的创新方面潜力最大。此外，这种技术可以通过量子计算而不是传统的湿实验室实验来促进发现，从而大大降低与实验搜索相关的成本。
紧凑设计和未来展望
值得注意的是，Majorana 1 芯片只有手掌大小，可以无缝集成到量子计算机系统中。微软的战略重点是拓扑量子比特，这些量子比特经过了尺寸优化，有助于实现这种紧凑的设计。这种平衡至关重要；过小的量子比特会阻碍有效运行控制线的能力，而过大的量子比特则有需要不切实际的大型计算环境的风险。
进一步阅读和社区参与
对于那些对 Majorana 1 芯片复杂技术细节感兴趣的人，微软已经在《Nature》和arXiv上发表了全面的研究论文。我们邀请您在评论部分分享您对完成微软量子里程碑的时间表的想法——您认为他们会在 2031 年或 2035 年左右实现这些目标吗？
来源：微软
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