當地時間2月19日，全球首款拓撲量子芯片Majorana 1發(fā)布，該芯片由微軟公司歷時近20年研發(fā)，有望于2030年之前上市。微軟的目標是未來在量子芯片上實現百萬個量子比特的相干操縱。

微軟董事長兼CEO薩蒂亞·納德拉發(fā)文宣布：“這一突破將使我們在幾年內，而不像一些人預測的那樣用幾十年，創(chuàng)造出一臺真正有意義的量子計算機。”‍

實現百萬量子比特并不是遙不可及的“科幻”。早在2023年，中國科學院院士潘建偉就曾表示：“我認為，在未來5年，也就是短中期，我們可以看到幾百到幾千量子位相干的操縱，這將有助于我們去研究高溫超導機制，其中可能會涉及量子霍爾效應。在長期來看，未來10-15年，我們可以看到數百萬量子位相干的操縱，借助量子糾纏，這將為通用的量子計算奠定基礎。”

量子位也稱為量子比特，這是量子計算的基本構建單位，類似于經典計算中的比特。目前，全球頂尖的量子實驗室都致力于構建更多量子比特數的量子計算機，從而實現更強的糾錯能力。

微軟最新發(fā)布的Majorana 1芯片包含的量子比特數遠少于谷歌和IBM構建的量子芯片。谷歌Willow芯片擁有105個物理量子比特，而Majorana 1僅包含了8個量子比特。但微軟表示，它可以通過構建更少的量子比特數實現更強的量子糾錯能力。

究竟需要多少量子比特才能實現量子計算機的糾錯？潘建偉曾表示，這取決于應用，取決于計算機運行的精準度。

Majorana 1是基于全新的物質狀態(tài)——“拓撲”構建而成的全球首款拓撲量子芯片，采用了半導體砷化銦和超導體鋁材料。微軟在2月19日發(fā)布的一篇博客中稱，開發(fā)合適的材料來構建量子比特，并理解量子比特相關的物質拓撲狀態(tài)的難度極大，這也是大多數量子研究都集中在其他類型量子比特的原因。

“最難的部分是解決物理問題。這方面沒有教科書，我們必須自己發(fā)明，通過一個一個原子、一層一層地構建。”微軟執(zhí)行副總裁Jason Zander表示。

潘建偉在談到“拓撲量子比特”時表示，這是一種基于拓撲量子計算的量子比特，工作原理是通過對拓撲纏結態(tài)進行操作。由于拓撲量子比特具有較強的容錯能力，因此它被認為是實現容錯量子計算的理想選擇。

“如果能夠實現，而且有非常扎實的技術基礎，拓撲量子比特將會讓量子計算變得更加容易。”潘建偉表示。他還稱，新的2D材料在拓撲結構上的應用將會有很大的潛力，因為典型的傳統材料在拓撲領域有一定的局限，有時會帶來一些錯誤的結果。

微軟最新的技術進展給拓撲量子比特領域的研究帶來新的希望，關于Majorana 1量子芯片的研究成果發(fā)布在《自然》雜志上。微軟還表示，預計該芯片將于2030年之前上市。

Zander表示：“在開始談論商業(yè)可靠性之前，我們希望能率先實現幾百個數量級的量子比特。”而微軟的目標是，經過大量的物理研究后，朝著在Majorana 1芯片上實現一百萬個量子比特。

技術專家相信，量子計算機有朝一日可以完成當今系統需要數百萬年才能完成的計算，有效地解決傳統計算機難以解決甚至不可能解決的問題，并在醫(yī)學、化學和許多其他領域帶來新的發(fā)現。但業(yè)內對于這一愿景何時實現，長期以來存在爭議。

英偉達創(chuàng)始人CEO黃仁勛上個月表示，量子技術距離超越英偉達芯片還有20年的時間，目前AI芯片仍是人工智能的主力軍。而谷歌等公司則認為，這一時間點預計將在5年內實現。IBM預計，大規(guī)模量子計算機將于2033年左右上線。

微軟也成為最新加入谷歌和IBM等量子計算前沿公司樂觀預測的科技巨頭。盡管微軟沒有給出Majorana 1芯片何時能擴大規(guī)模，并制造出超越經典計算的量子計算機的時間表，但該公司在博客文章中表示，這一時間點“還需數年，而不是數十年”。

Zander表示：“與其說距離這一目標還有幾十年的時間，我們認為這更像是幾年后就會發(fā)生的事情。”他還稱，量子計算機可用于構建用于訓練人工智能模型的數據。 “現在你可以要求它發(fā)明一些新的分子，發(fā)明一些新的藥物，這在以前是不可能做到的。”他說道。