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當地時(shí)間2月20日，科技界迎來(lái)了一則重磅消息：微軟經(jīng)過(guò)近20年的潛心研究，正式推出了其首款量子計算芯片Majorana 1。這一突破性成果，有望為量子計算領(lǐng)域帶來(lái)前所未有的變革，引領(lǐng)科技走向新的高度。 量子計算機的核心是量子比特（qubits），它就如同今天計算機所使用的二進(jìn)制信息單位。然而，一直以來(lái)，量子比特存在著(zhù)致命的弱點(diǎn)——相當脆弱，對環(huán)境噪聲極其敏感。這一問(wèn)題就好比一顆精心雕琢的水晶，稍有外界的風(fēng)吹草動(dòng)，就可能導致其破碎，進(jìn)而引發(fā)計算錯誤或數據丟失，這對追求高精度計算的量子計算機來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是毀滅性的后果。也正因如此，量子計算的發(fā)展一直面臨著(zhù)艱難的困境，進(jìn)展相對緩慢。 而微軟此次發(fā)布的Majorana 1芯片，為解決這一核心矛盾帶來(lái)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)——“拓撲體”。這個(gè)“拓撲體”就像是為量子比特打造的一個(gè)堅固的“避風(fēng)港”，它利用砷化銦（半導體）和鋁（超導體），通過(guò)逐個(gè)原子精心設計和構建拓撲導體線(xiàn)材，也就是所謂的“量子時(shí)代的晶體管”。在此基礎上，拓撲體得以觀(guān)察和控制馬約拉納粒子，進(jìn)而產(chǎn)生更可靠和可擴展的量子比特。 
馬約拉納量子比特具有諸多獨特且卓越的性能。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)行運算；同時(shí)，它們可以數字控制，并且擁有獨特的屬性，就像一個(gè)忠誠的“衛士”，能夠有效地保護量子信息。 在Majorana 1芯片上，微軟的科研團隊展現出了卓越的設計與制造能力。他們將拓撲導體納米線(xiàn)巧妙地連接在一起，形成了一個(gè)富有創(chuàng )意的“H”結構。在這個(gè)結構中，每個(gè)單元有四個(gè)可控的馬約拉納粒子，共同構成了一個(gè)量子比特。不僅如此，“H”單元之間還能夠無(wú)縫連接，微軟憑借著(zhù)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(guò)這種精心構建的方式，量子比特能夠以數字方式進(jìn)行精確控制，重新定義并極大地簡(jiǎn)化了量子計算的工作方式。 除了能夠制造出穩定且可控的馬約拉納粒子外，微軟還在測量方面取得了重要突破。新的測量方法精度極高，仿佛給量子比特安裝了一臺高倍顯微鏡，能夠精確到檢測超導線(xiàn)中十億個(gè)和十億零一個(gè)粒子之間的微妙差異。這不僅能夠讓計算機準確知曉量子比特的狀態(tài)，也為量子計算的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎。而且，這種測量可以通過(guò)電壓脈沖開(kāi)關(guān)來(lái)靈活開(kāi)啟和關(guān)閉，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了量子計算的過(guò)程，降低了構建可擴展機器的物理難度。 微軟對于量子計算的追求遠不止于此。其最終目標是在一塊僅巴掌大小的芯片上，放下多達100萬(wàn)個(gè)量子比特。為了實(shí)現這一宏偉目標，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技術(shù)問(wèn)題，后續再逐步推進(jìn)商業(yè)化進(jìn)程。 值得一提的是，微軟這次沒(méi)有依賴(lài)外部公司制造其芯片，而是選擇在美國自主生產(chǎn)Majorana 1的組件。這既體現了微軟對該技術(shù)的高度重視，也為后續的進(jìn)一步研發(fā)和優(yōu)化提供了更便捷的條件。 |
