微软的量子计算芯片可能会成为游戏规则的改变者

有一种叫做马约拉纳费米子的粒子，1937 年被假设存在。这个粒子具有一些独特的性质，长期以来人们理论上认为马约拉纳粒子可能对量子计算有用。在周三的一个意外公告中，微软（MSFT 1.25%）推出了一款量子计算芯片，马约拉纳 1，成功利用少量特殊的马约拉纳粒子来编码量子信息。

微软在近 20 年前开始走上这条道路，而这项研究现在已经取得了看似重大的量子计算突破。马约拉纳 1 芯片包含八个量子比特，远少于目前在运作的顶级量子计算机。

然而，微软看到了将量子比特数量扩大到 100 万个的路径。在这个规模上，量子计算可能对解决现实世界的问题非常有用。

在棘手问题上的进展

阻碍量子计算机扩展的主要障碍之一是错误校正。量子比特非常脆弱，容易受到各种环境因素的影响。这会引入错误，可能在计算完成之前就使计算中断。未来能够进行有用计算的量子计算机需要一种方法来纠正这些错误。

微软所利用的马约拉纳粒子的一个好处是，它们往往比其他量子计算方法更稳定，且不易受到错误的影响。错误仍然会被引入，而这需要克服，以将芯片扩展到 100 万个量子比特。

例如，测量系统的过程会引入错误，但微软已经找到了减少这些错误的方法。该公司还在研究新的错误校正方法，这对于提高量子比特数量是必要的。

微软成功展示了可以使用马约拉纳粒子编码量子信息。下一步是开始朝着一个有用的量子芯片努力。

微软将从单量子比特设备开始，逐步构建更大阵列的量子比特设备、量子错误检测，最终实现量子错误校正。马约拉纳粒子保护量子信息的特性将使错误校正比以往的方法更简单。

仍需多年努力

"微软打算在几年内而不是几十年内基于拓扑量子比特构建一个容错原型，" 微软 Azure 博客中详细介绍了马约拉纳 1 芯片。投资者需要理解两件事。

首先，微软在朝着量子错误校正的方向努力时，可能会遇到各种复杂性和问题。"需要明确的是，继续完善这些过程并使所有元素在加速规模下协同工作将需要更多年的工程工作，" 微软在另一份新闻稿中指出。

其次，从原型到能够解决现实世界问题的大规模量子计算机可能本身就需要数年时间。目前运作的最大量子计算机的规模刚刚超过 100 个量子比特。将这个数字提升到 100 万个将是一个巨大的挑战，并可能在许多方面受到阻碍。

尽管如此，如果微软在有用的量子计算方面领先于竞争对手，所获得的奖赏可能是巨大的。量子计算机可能特别适用于以一种即使是最强大的超级计算机也无法实现的方式模拟自然。在化学、材料科学和其他领域解决复杂问题可能会导致重大的突破。

通过专注于可以轻松安装在其云数据中心的量子芯片，微软正在为未来可能成为巨大新业务线的基础奠定基础。根据一些估计，量子计算最终可能带来数千亿美元的经济价值。

微软仍需克服许多挑战。它需要展示全面的错误校正，然后扩展到有用的量子比特数量，同时不遇到任何难以解决的障碍。该公司的方法还需要证明优于其他所有方法。在微软朝着有用的量子计算迈进的同时，Alphabet、IBM 和其他许多公司也在进行同样的努力。

虽然有用的量子计算仍需多年，但微软可能刚刚通过其创新的马约拉纳 1 芯片加速了这一时间表。