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當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月20日，科技界迎來了一則重磅消息：微軟經(jīng)過近20年的潛心研究，正式推出了其首款量子計(jì)算芯片Majorana 1。這一突破性成果，有望為量子計(jì)算領(lǐng)域帶來前所未有的變革，引領(lǐng)科技走向新的高度。 量子計(jì)算機(jī)的核心是量子比特（qubits），它就如同今天計(jì)算機(jī)所使用的二進(jìn)制信息單位。然而，一直以來，量子比特存在著致命的弱點(diǎn)——相當(dāng)脆弱，對(duì)環(huán)境噪聲極其敏感。這一問題就好比一顆精心雕琢的水晶，稍有外界的風(fēng)吹草動(dòng)，就可能導(dǎo)致其破碎，進(jìn)而引發(fā)計(jì)算錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)丟失，這對(duì)追求高精度計(jì)算的量子計(jì)算機(jī)來說，無疑是毀滅性的后果。也正因如此，量子計(jì)算的發(fā)展一直面臨著艱難的困境，進(jìn)展相對(duì)緩慢。 而微軟此次發(fā)布的Majorana 1芯片，為解決這一核心矛盾帶來了全新的思路和解決方案。微軟創(chuàng)造了一種前所未有的全新物質(zhì)狀態(tài)——“拓?fù)潴w”。這個(gè)“拓?fù)潴w”就像是為量子比特打造的一個(gè)堅(jiān)固的“避風(fēng)港”，它利用砷化銦（半導(dǎo)體）和鋁（超導(dǎo)體），通過逐個(gè)原子精心設(shè)計(jì)和構(gòu)建拓?fù)鋵?dǎo)體線材，也就是所謂的“量子時(shí)代的晶體管”。在此基礎(chǔ)上，拓?fù)潴w得以觀察和控制馬約拉納粒子，進(jìn)而產(chǎn)生更可靠和可擴(kuò)展的量子比特。 
馬約拉納量子比特具有諸多獨(dú)特且卓越的性能。它們快速、小巧，仿佛是量子世界里的“閃電俠”，能夠高效地進(jìn)行運(yùn)算；同時(shí)，它們可以數(shù)字控制，并且擁有獨(dú)特的屬性，就像一個(gè)忠誠(chéng)的“衛(wèi)士”，能夠有效地保護(hù)量子信息。 在Majorana 1芯片上，微軟的科研團(tuán)隊(duì)展現(xiàn)出了卓越的設(shè)計(jì)與制造能力。他們將拓?fù)鋵?dǎo)體納米線巧妙地連接在一起，形成了一個(gè)富有創(chuàng)意的“H”結(jié)構(gòu)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)單元有四個(gè)可控的馬約拉納粒子，共同構(gòu)成了一個(gè)量子比特。不僅如此，“H”單元之間還能夠無縫連接，微軟憑借著精湛的技術(shù)，已經(jīng)成功地將8個(gè)這樣的單元放置在一塊芯片之中。通過這種精心構(gòu)建的方式，量子比特能夠以數(shù)字方式進(jìn)行精確控制，重新定義并極大地簡(jiǎn)化了量子計(jì)算的工作方式。 除了能夠制造出穩(wěn)定且可控的馬約拉納粒子外，微軟還在測(cè)量方面取得了重要突破。新的測(cè)量方法精度極高，仿佛給量子比特安裝了一臺(tái)高倍顯微鏡，能夠精確到檢測(cè)超導(dǎo)線中十億個(gè)和十億零一個(gè)粒子之間的微妙差異。這不僅能夠讓計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確知曉量子比特的狀態(tài)，也為量子計(jì)算的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而且，這種測(cè)量可以通過電壓脈沖開關(guān)來靈活開啟和關(guān)閉，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了量子計(jì)算的過程，降低了構(gòu)建可擴(kuò)展機(jī)器的物理難度。 微軟對(duì)于量子計(jì)算的追求遠(yuǎn)不止于此。其最終目標(biāo)是在一塊僅巴掌大小的芯片上，放下多達(dá)100萬個(gè)量子比特。為了實(shí)現(xiàn)這一宏偉目標(biāo)，微軟技術(shù)研究員克麗絲塔·斯沃爾表示，目前還處于研究和探索階段，他們更注重解決基礎(chǔ)技術(shù)問題，后續(xù)再逐步推進(jìn)商業(yè)化進(jìn)程。 值得一提的是，微軟這次沒有依賴外部公司制造其芯片，而是選擇在美國(guó)自主生產(chǎn)Majorana 1的組件。這既體現(xiàn)了微軟對(duì)該技術(shù)的高度重視，也為后續(xù)的進(jìn)一步研發(fā)和優(yōu)化提供了更便捷的條件。 |
