微软发布全球首个拓扑架构量子芯片

2月20日，美国科技公司微软正式发布新型量子计算芯片Majorana 1，这也是全球首个由拓扑核心驱动的量子处理器（QPU）。

图为微软新型量子计算芯片Majorana 1

微软董事长兼CEO萨蒂亚·纳德拉表示：“这一突破将使我们在几年内，而不像一些人预测的那样用几十年，创造出一台真正有意义的量子计算机。”‍

这款新(xīn)型(xíng)量(liàng)子(zi)计算芯片是微软历(lì)时(shí)17年(nián)，通(tōng)过(guò)持(chí)续(xù)研(yán)究(jiū)量(liàng)子(zi)计(jì)算(suàn)新(xīn)材(cái)料(liào)和(hé)架(jià)构(gòu)取(qǔ)得(de)的(de)成(chéng)果(guǒ)，其(qí)革命性突破在于运用了全新材料“拓扑导体”（topoconductor）。

据了解，此次微软发布的量子计算芯片Majorana 1只有0.01毫米宽，已实现将8个拓扑量子比特放在单芯片上，未来将有望扩展到百万级量子比特。而世界上所有当前计算机的协同运行，都无法完成一台100万量子比特的量子计算机能够完成的任务。

量子计算机的核心是量子比特（qubits），这是量子计算中的信息单位。而量子计算目前发展缓慢的核心矛盾是由于量子比特相当脆弱，并且对环境噪声非常敏感，可能导致计算错误或数据丢失。为了解决这个问题，微软的量子芯片采用(yòng)了(le)一(yī)种(zhǒng)全新(xīn)的(de)解(jiě)决(jué)方(fāng)案(àn)，通(tōng)过(guò)创(chuàng)造(zào)所(suǒ)谓(wèi)的(de)“世(shì)界(jiè)首(shǒu)个(gè)拓(tà)扑(pū)体(tǐ)”，得(de)以(yǐ)观(guān)察(chá)和(hé)控(kòng)制(zhì)马(mǎ)约(yuē)拉(lā)纳(nà)粒(lì)子(zi)，从(cóng)而(ér)产(chǎn)生(shēng)更(gèng)可(kě)靠(kào)和(hé)可(kě)扩(kuò)展(zhǎn)的(de)量(liàng)子(zi)比(bǐ)特(tè)。微(wēi)软(ruǎn)表(biǎo)示(shì)，这(zhè)种(zhǒng)拓(tà)扑(pū)体(tǐ)使(shǐ)用(yòng)砷(shēn)化(huà)铟(yīn)（半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)）和(hé)铝（超导体），通过逐个原子设计和构建拓扑导体线材——所谓“量子时代的晶体管”。

量子芯片作为量子计算的核心硬件，其技术突破有望重塑未来算力格局、安全体系与产业生态(tài)，推(tuī)动(dòng)人(rén)类(lèi)社(shè)会(huì)进(jìn)入(rù)“量(liàng)子(zi)+AI”协(xié)同(tóng)发(fā)展(zhǎn)的(de)新(xīn)纪(jì)元(yuán)。近(jìn)年(nián)来(lái)，量(liàng)子(zi)芯(xīn)片(piàn)在(zài)技(jì)术(shù)突(tū)破(pò)和(hé)产(chǎn)业(yè)化(huà)进(jìn)程(chéng)上(shàng)取(qǔ)得(de)了(le)显(xiǎn)著(zhe)进(jìn)展(zhǎn)。比(bǐ)如(rú)，2024年(nián)12月(yuè)，谷(gǔ)歌(gē)和(hé)中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)技(jì)术(shù)大(dà)学(xué)分别发布了105比特的超导量子芯片“Willow”和“祖冲之三号”。其中，祖冲之三号在随机电路采样任务中，经典模拟成本较谷歌实验提升了6个数量级，展现了更强的量子优越性。根据赛迪顾问数据，中国量子芯片市场规模预计2025年突破100亿元，保持(chí)30%以(yǐ)上(shàng)的(de)增(zēng)长(zhǎng)率(lǜ)。