原创 小鹿 2025-02-20 14:11 四川
家人们！昨晚睡觉前，小鹿习惯性看了眼股票，直接被微软惊呆，怎么涨这么猛？？？
我就非常好奇，大晚上，微软干了啥，让股票涨成这个亚子！
好家伙，微软甩出一枚重磅“核弹”，推出全球首个由拓扑核心驱动的量子处理器 QPU——Majorana 1
微软董事长兼 CEO 萨蒂亚·纳德拉发文宣布：
关于我们刚刚宣布的量子计算突破的一些想法…
我们大多数人从小就被告知物质有三种主要形态：固态、液态和气态。但今天，这个认知被改变了。
经过近 20 年的努力，我们创造了一种全新的物质状态，由一种新型材料——拓扑导体所驱动，实现了计算领域的重大突破。它驱动着 Majorana 1，这是首个基于拓扑核心构建的量子处理器。我们相信，这一突破将使我们能够在几年内，而不是像某些人预测的几十年后，创造出真正有实用价值的量子计算机。
使用拓扑导体创建的量子比特更快、更可靠、更小。它们只有 1/100 毫米大小，这意味着我们已经找到了通往百万量子比特处理器的清晰路径。想象一下，一个可以放在你手掌上的芯片，却能解决即使是今天地球上所有计算机加起来都无法解决的难题！
有时，研究人员需要花费数十年才能取得进展。需要耐心和毅力才能对世界产生重大影响。我很高兴我们有机会在 Microsoft 做这件事。
这就是我们的重点：当生产力提高时，经济会增长得更快，使全球每个行业和每个角落受益。这并非炒作技术，而是为了构建真正服务于世界的技术。
这个芯片背后的技术非常牛，微软这次解决了量子计算中量子比特脆弱易出错的核心问题，通过创造“拓扑体”来观察和控制马约拉纳粒子，从而产生更稳定可靠的量子比特。
量子计算作为下一代计算技术的代表攻克难题，其最核心就在于量子比特（qubits）的操控与应用。
与传统计算机使用的二进制比特不同，量子比特遵循量子力学规律，具有叠加态和纠缠态等独特性质。然而，量子比特的脆弱性使其极易受到环境噪声的干扰，导致计算错误或数据丢失，这是量子计算发展面临的最大难题。
而量子比特的理想载体之一马约拉纳准粒子（Majorana zero modes, MZMs）在近一个世纪以来，一直停留在理论物理的教科书中，被认为是虚构的存在。
而现在，微软的研究能够在自己构建的拓扑导体中，根据需要精确地创造和控制这些神秘的粒子。
具体讲，马约拉纳准粒子利用一种称为“奇偶校验”的特性来存储量子信息，简单来说，就是通过区分纳米导线中电子数量的奇偶性（单数还是双数）来编码信息。
在传统的超导体中，电子会成对结合形成库珀对，从而实现无阻碍的电流流动。 如果存在不成对的电子，就能被轻易检测到，因为它们的存在会带来额外的能量消耗。
为了实现拓扑量子比特，微软的量子芯片对马约拉纳准粒子的材料采用了全新的方案：
创造出一种由砷化铟（半导体）和铝（超导体）精密结合而成的拓扑导体， 通过原子级的精细制造工艺，并在极低的温度（接近绝对零度）下，诱导出马约拉纳粒子，并使其在拓扑超导纳米线的末端形成马约拉纳零模式。巧妙地将这些电子与周围环境隔离，使其“隐形”，使得量子信息得到了有效的保护，免受环境干扰。
虽然拓扑导体的这种特性使其成为构建稳定量子比特的理想选择，但也带来了一个新的难题：
如何读取这种被“隐藏”起来的量子信息？
换句话说，我们如何精确地区分例如十亿个电子和十亿零一个电子之间的微小差异，从而判断量子比特的状态？
为了解决这个测量难题，微软团队采用了精妙的“数字开关”技术，将纳米线的两端分别连接到微小的“量子点”上: 将量子点想象成微型的电荷容器，它们能够存储少量的电荷。
随后，研究人员巧妙地利用微波来探测量子点的状态， 量子点存储电荷的能力，就像一面镜子，会决定微波的反射方式。
因此，被反射回来的微波，就如同被“印上”了纳米线量子状态的指纹，微软的研究员们通过分析这些微波，就能精确地读取出拓扑量子比特中蕴藏的信息。
凭借这种精巧的设计，微软的量子测量设备实现了单次测量的可靠性，初始误差率仅为 1%。
在 Majorana 1 芯片上，微软将拓扑导体纳米线连接在一起形成一个“H”， 每个单元有四个可控的马约拉纳粒子，构成一个量子比特。“H”单元可以连接，微软已经成功将 8 个单元放置在一块芯片中。
集成了 8 个拓扑量子比特 Majorana 1 芯片极其微小，宽度仅有 0.01 毫米。
结语
量子处理器的问世，是意义非凡的里程碑。
量子计算蕴含着颠覆性的潜力，有望在药物研发、材料科学、密码学和复杂优化等关键领域实现计算能力的飞跃。 其独特的量子比特和量子叠加特性，使其在处理海量数据和解决传统计算机束手无策的复杂问题时，展现出超越经典计算的压倒性优势。
微软认为，在基础技术得到验证后，通往实用量子计算的路径已然清晰。而这次问世的首个量子处理器 Majorana 1，正预示着，曾经遥不可及的量子计算时代，正缓缓拉开帷幕 ～
