Majoranana微软发布新的量子计算芯片 1
下面的文章来源于科创板日报 ，作者史正丞
科创板日报.
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周三，美国科技巨头微软公司发布了Majorananana新量子计算芯片 全球投资者又到了“上物理课”的时候了。
微软表示，通过这款“世界上第一个拓扑量子芯片”，未来几年开发能够解决“有意义工业规模问题”的量子计算机，将是一件可以实现的事情，而不是科学界之前预期的几十年。
微软的最新公告作为本文最容易理解的部分，推动了量子计算理念的全面崛起。截至发稿，Quantum 增加了6%以上的Computing、D-Wave Quantum上涨了近10%。
所以，这究竟是什么东西？
量子计算机是这一技术突破的背景，其核心是量子比特。（qubits），这是量子计算中的信息单位，类似于今天计算机使用的二进制。问题是量子比特相当脆弱，对环境噪声特别敏感，可能会导致计算误差或内容丢失——对计算机来说是致命的结果。这也是目前量子计算发展缓慢的关键区别。
对正在开发量子计算机的微软、谷歌和IBM来说，最终目标是容纳100万只量子比特，通常称为通用容错量子计算机，以实现可控大小的芯片。
针对这种情况，微软花了17年时间交出了现在的答案:通过创造所谓的“世界第一拓扑体”，可以观察和控制马约拉纳颗粒，从而产生更可靠、更可扩展的量子比特。
1937年，理论物理学家埃托雷·马约拉纳首次描述马约拉纳颗粒，但它们并不存在于自然界。直到几年前，这种颗粒才被观察到或制造出来。在《自然》杂志发表的论文中，微软透露，拓扑导体电缆——所谓的“量子时代晶体管”是由砷化(半导体)和铝(超导体)逐一设计和构建的。
Krystasta微软研究员 Svore表示，最难的部分之一是正确选择材料堆栈来产生拓扑物态。Svore说:“我们实际上是一个一个地喷涂原子，这些材料必须完美对齐。如果材料堆中有太多缺陷，会破坏你的量子比特。”
微软解释说，当拓扑导体电缆冷却到接近绝对零度并通过磁场调和时，马约拉纳零能模具将在两侧形成（MZMs）。与其他替代品相比，马约拉纳量子更持久。它们快速、小巧、数字化，并且具有独特的特性，可以保护量子信息。
Majorana 1在芯片上，微软将拓扑导体纳米线连接在一起，形成“H”， 每一单元有四个可控的马约拉纳颗粒，形成量子比特。”H“模块可以连接，微软已经成功地将8个单元放入芯片中。这样，微软就可以通过数字控制量子比特，重新定义和大大简化量子计算的工作方法。
除了制造马约拉纳颗粒，微软现在还有能力从中测量信息。微软表示，新的测量方法可以具体测量10亿个和10亿个超导线颗粒之间的差异——这将告知计算机的量子比特处于什么状态，并为量子计算奠定基础。测量可以通过电压脉冲开关打开和关闭，简化了量子计算的过程，构建了可扩展机器的物理要求。
毫无疑问，微软的最终目标仍然是将100万只量子比特放在手掌大的芯片上。
对于人类来说，量子计算的实现也意味着很多“投资全地球计算率还需要几千年才能解决的问题”，看到了短期处理的希望，尤其是在材料科学和医学领域。
下一步是“画饼”的时间。
微软表示，通过量子计算的强大计算率，可以帮助科学家处理“为什么材料会被腐蚀和断裂”，然后开发自愈材料，可以自动修复桥梁、飞机零件的裂缝，粉碎手机屏幕。
量子计算也可以充分释放AI的潜力。科学家和开发者可以用简单的语言来描述他们想要创造的新材料或分子，他们可以在没有猜测或多年试错的情况下立即得到答案。
中国在这个领域也有布局。
近年来，中国科学家在微软报告中提到的“拓扑量子”和“马约拉纳零能模”等领域也取得了科研进展。
据央视2022年报道，中国科学院教授、中国科学院物理研究所研究员高鸿钧团队对铁基超导体LiFeAs进行了更详细、更深入的研究。在实验中，他们发现应力可以诱导马约拉纳零能模块的大规模、高度有序和可控阵型。这项研究为实现拓扑量子计算提供了一个重要的高质量研究平台。
(来源：央视)
去年8月，上海交通大学物理与天文学院、李政道研究所副教授李耀义、贾金锋教授、香港科技大学副教授刘军伟在拓扑晶体绝缘物的超导磁通涡流中发现了多种马约拉纳零能模具的关键证据。本研究还在自然杂志上发表了《单个磁通中多种马约拉纳零能模具的杂化特征》。
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