微软的Majorana 1芯片雕刻量子计算的新路径 - 来源

微软今天引入了Majorana 1，世界上第一个量子芯片由新的拓扑核心体系结构提供动力，该核心架构将实现能够在几年而不是数十年来解决有意义的工业规模问题的量子计算机。

它利用了世界上第一个托托式导体，这是一种突破性的材料，可以观察和控制majorana颗粒以产生更可靠和可扩展的量子，这是量子计算机的基础。

就像半导体的发明使当今的智能手机，计算机和电子设备成为可能一样，托托导体和新型芯片启用微软说，提供开发量子系统的途径，该系统可以扩展到一百万吨，并能够解决最复杂的工业和社会问题。

我们退后一步说：好的，让我们为量子时代发明晶体管。Microsoft技术研究员Chetan Nayak说，需要拥有哪些财产？这确实是我们到达这里的方式 - 这是我们的新材料堆栈中的特定组合，质量和重要细节，这些材料堆栈使一种新型Qubit并最终达到了我们的整个建筑。€

微软说，这种用于开发Majorana 1处理器的新体系结构提供了一条清晰的途径，可以将一百万吨的单个芯片贴在一个可以放在一个人手掌中的芯片。这是量子计算机提供变革性的现实解决方案的必要门槛 - 例如将微塑料分解为无害的副产品或发明用于建筑，制造或医疗保健的自我修复材料。全世界的所有当前计算机一起运行都可以做一百万Quitib的量子计算机能够做到的事情。 

``您在量子空间中所做的一切都需要通往一百万吨的途径。如果不是这样，那么您将撞墙，然后才能解决促使我们的真正重要问题的规模。” Nayak说。通往一百万的道路。

托托导体或拓扑超导体是一种特殊的材料类别，可以创建全新的物质状态 - 不是固体，液体或气体，而是拓扑状态。这是利用的，可以产生更稳定的量子，该量子速度快，很小并且可以通过数字控制，而无需当前替代方案所需的权衡。自然界发表的一篇新论文概述了微软研究人员如何能够创建拓扑量子的异国量子属性并准确地衡量它们，这是实用计算的重要步骤。

这一突破需要开发由胺砷和铝制成的全新材料堆栈，其中许多微软设计和制造了原子原子。微软说，目的是哄骗新的量子粒子，称为Maporanas存在，并利用其独特的特性到达量子计算的下一个范围。一个 

全球第一个拓扑核心为Majoraana 1提供动力是可靠的，该设计可靠，在硬件级别上包含误差阻力，从而使其更稳定。

商业上重要的应用程序还将需要数万亿吨的操作，这对于依赖于每个量子的微调模拟控制的当前方法将是令人难以置信的。Microsoft团队的新测量方法使Qubits可以通过数字方式进行控制，重新定义并大大简化了量子计算的工作原理。

这一进展验证了几年前的Microsoft选择，以追求拓扑Qubit Design的高风险，高奖励科学和工程挑战，现在正在获得回报。如今，该公司已在筹码上放置了八个拓扑位，旨在扩展到一百万。

Microsoft技术研究员Matthias Troyer说，从一开始，我们就想制作一台量子计算机，而不仅仅是思想领导力。我们知道我们需要一个新的量子。我们知道我们必须扩展。

这种方法领导国防高级研究项目局（DARPA），该国的联邦机构投资于对国家安全重要的突破性技术，将微软纳入一个严格的计划中，以评估创新的量子计算技术是否可以比商业相关的量子系统更快地建立通常认为可能 

微软现在是两家公司之一被邀请进入最后阶段DARPA的实用程序尺度量子计算（US2QC）程序的darpa的系统 - 构成DARPA较大的程序之一量子基准计划旨在交付行业的第一台公用事业规模易于故障量子计算机，或者其计算值超过其成本的量子计算机。 

它只是给你答案

除了制作自己的量子硬件外，Microsoft还与Quantinuum和Atom Computing合作以达到科学和工程突破今天的Qubits，包括去年的公告行业的第一台可靠量子计算机。

这些类型的机器提供了发展量子技能的重要机会，构建混合应用程序并驱动新发现，特别是因为AI与新的量子系统结合使用，这些系统将由大量可靠的Qubits提供动力。今天，Azure Quantum提供了集成解决方案的套件允许客户在Azure中利用这些领先的AI，高性能计算和量子平台来推进科学发现。

但是，到达量子计算的下一个地平线将需要一个量子体系结构，该量子体系结构可以提供一百万QUIT或更多的量子，并达到数万亿个快速可靠的操作。微软说，今天的宣布将在数年之内，而不是几十年来。

因为他们可以使用量子力学来数学上绘制自然的表现，从化学反应到分子相互作用和酶能量的表现以及酶能量的数百万Qubit机器应该能够解决化学，材料科学和其他方面的某些类型的问题当今古典计算机无法准确计算的行业。

• 例如，他们可以帮助解决材料为何腐蚀或裂缝的困难化学问题。这可能会导致自修复材料修复桥梁或飞机零件，打碎的电话屏幕或刮擦的汽车门。

• 由于塑料有很多类型，因此目前无法找到一种既适合的催化剂，可以将它们分解为清理微塑料或解决碳污染尤其重要。量子计算可以将这种催化剂的特性计算为将污染物分解为有价值的副产品或首先开发出无毒的替代品。

• 酶是一种生物催化剂，可以在医疗保健和农业中更有效地利用酶，这要归功于对仅量子计算才能提供的行为的准确计算。这可能会导致突破，有助于消除全球饥饿：提高土壤的生育能力以提高产量或促进苛刻的气候中食物的可持续增长。

最重要的是，量子计算可以使工程师，科学家，公司和其他人第一次简单地设计事物，这对于从医疗保健到产品开发的所有事物都是有影响力的。量子计算的力量与AI工具相结合，可以使某人描述他们想要用简单的语言创建的新材料或分子，并获得直接起作用的答案 - 没有猜测或多年的反复试验。一个 

任何做任何事情的公司都可以在第一次出门时完美地设计它。Troyer说，这只会给您答案。量子计算机教授自然语言，因此AI可以告诉您您想要制作的食谱。

大规模重新思考量子计算

量子世界根据量子力学定律运行，这与我们所看到的世界的物理定律不同。这些粒子称为量子位，或量子位，类似于计算机使用的位，或零件和零位。

Qubits是挑剔的，并且非常容易受到来自环境的扰动和错误的影响，这会导致它们崩溃并丢失信息。他们的状态也可能受到测量的影响 - 一个问题，因为测量对于计算至关重要。一个固有的挑战是开发一个可以测量和控制的量子，同时提供保护环境噪声的保护。

可以以不同的方式创建Qubits，每个Qubits都具有优势和缺点。大约20年前，微软决定采用一种独特的方法：开发拓扑Qub，它认为这将提供更稳定的Qubits，需要更少的误差校正，从而解除了速度，大小和可控性的优势。该方法构成了陡峭的学习曲线，需要未知的科学和工程突破，这也是创建能够从事商业上有价值的工作的可扩展和可控量子的最有前途的途径。

缺点是或直到最近的外来粒子，微软试图使用称为Mapoaranas，从未被看到或制造过。它们在自然界中不存在，只能通过磁场和超导体哄骗。开发正确的材料来创建外来颗粒及其相关的物质拓扑状态的困难是，为什么大多数量子努力都集中在其他类型的Qubit上。

自然纸标记了经同行评审的确认，即Microsoft不仅能够创建Majoraana颗粒，从而有助于保护量子信息免受随机干扰的影响，而且还可以使用微波可靠地从中可靠地衡量这些信息。

Majoranas隐藏量子信息，使其更强大，但也更难测量。微软团队的新测量方法是如此精确，以至于可以检测到十亿至10亿之间的差异和超导电线中的一个电子，该电线告诉计算机，该计算机是Qubit所处的状态，并构成了量子计算的基础。

可以使用电压脉冲打开和关闭测量值，例如轻射光开关，而不是为每个量子器使用填充表盘。这种使数字控制的更简单的测量方法简化了量子计算过程和物理要求，以构建可扩展的机器。

Microsoft的拓扑量子也比其他量子位具有优势，因为它的尺寸。特洛耶说，即使对于那个微小的东西，也有一个戈德洛克人的区域，那里很难运行控制线，但是太大的量子需要一台巨大的机器。为这些类型的Qubits添加个性化控制技术将需要制造一台与飞机机库或足球场大小的不切实际的计算机。

Majorana 1，Microsoft的量子芯片，其中包含Qubits和周围的控制电子设备，可以将其握在一个人的手掌中，并整齐地安装在量子计算机中，该计算机可以轻松地在Azure数据中心内部部署。

纳亚克说，发现一种新的物质状态是一回事。``另一个利用它以大规模重新考虑量子计算。

通过原子设计量子材料原子

Microsoft的拓扑量子架构具有铝纳米线的结合在一起，形成H。每个H具有四个可控制的Majoranas，并制作一个Qubit。这些HS也可以连接，并像许多瓷砖一样在整个芯片上布置。

这很复杂，因为我们必须展示一个新的物质才能到达那里，但是之后，这很简单。它瓷砖。Microsoft技术研究员Krysta Svore说，您拥有更简单的体系结构，它有望更快地进行扩展。Microsoft技术研究员Krysta Svore。

量子芯片不单独工作。它存在于一个具有控制逻辑的生态系统中，该逻辑是一种稀释冰箱，可在温度下保持量子比外太空要冷得得多，并且可以与AI和古典计算机集成的软件堆栈。她说，所有这些作品都存在，建造或完全在内部建造或修改。

需要明确的是，继续完善这些过程并使所有要素以加速规模共同工作将需要更多年的工程工作。微软说，但是现在已经满足了许多困难的科学和工程挑战。

Svore补充说，将材料堆叠正确生产物质状态是最难的部分之一。Microsoft的topoconductor代替硅，是由胺砷制成的，该材料目前用于红外探测器和具有特殊特性的应用中。由于极端的寒冷，该半导体已与超导性结婚。

我们实际上是在原子上喷洒原子。这些材料必须完美排列。Svore说，如果材料堆中有太多的缺陷，那就杀死您的量子。

具有讽刺意味的是，这也是为什么我们需要量子计算机的原因，因为了解这些材料非常困难。她说，使用缩放量子计算机，我们将能够预测具有更好属性的材料，以构建下一代量子计算机的规模。”

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顶部图像：Majorana 1，第一个由拓扑核心驱动的量子芯片，基于微软开发的革命性新材料。John Brecher摄于Microsoft。