微軟重大突破！穩(wěn)定的「天使量子位寶寶」， 一個頂一萬個！

• 本文來自微信公眾號【AI商業(yè)報道】
  

高層速讀：今日，微軟研究員在《Nature》上發(fā)文，稱他們了發(fā)現天使粒子——馬約拉納費米子（Majorana fermion）存在的有力證據，在由半導體和超導材料制作的納米導線中，研究人員將電子分為了兩半。這項發(fā)現意義重大，可使量子信息的儲存更加穩(wěn)定，加速商用量子比特研發(fā)的進程，也是微軟在構建量子計算機的道路上的又一進步。

還記得2018年1月末微軟在《金融時報》上立的flag嗎？

微軟稱將在接下來的幾周內宣布量子計算里程碑式的重大突破。雖然已經到了3月末，但微軟終究公布了他的進展。

今日，微軟研究員在《Nature》上發(fā)文，稱他們了發(fā)現天使粒子——馬約拉納費米子（Majorana fermion）存在的有力證據，在由半導體和超導材料制作的納米導線中，研究人員將電子分為了兩半。

這項發(fā)現意義重大，由于量子位極不穩(wěn)定，特別「鬧騰」，極易與周圍物質發(fā)生反應；而馬約拉納費米子作為「天使粒子」，呈電中性，性質比較穩(wěn)定，可以轉化為量子，是名副其實的「天使量子位寶寶」。它可使量子信息的儲存更加穩(wěn)定，加速商用量子比特研發(fā)的進程，同時也是微軟在構建量子計算機的道路上的又一進步。

▲中間灰線是納米導線，綠色是超導鋁條

天使粒子是什么？

被稱為「天使粒子」的馬約拉納費米子是一種費米子，其反粒子（質量相同，電荷等其他量子性質相反）為它本身，因此馬約拉納費米子呈電中性，很少與其他粒子發(fā)生相互作用，性質比較穩(wěn)定。

研究人員依靠量子位（量子比特）將信息存儲在量子計算機中，如經典計算機中的比特（bits），但這些量子卻很不“安分”，它們時刻想和自己周圍的環(huán)境進行互動，與環(huán)境的糾纏會導致存儲在量子位中的信息丟失，因此研究人員希望這些量子保持在一種“真空”狀態(tài)，與各種各樣的噪聲相隔絕。而性質相對穩(wěn)定的「天使粒子」的馬約拉納費米子可以轉化成量子，這從根本上加速了量子計算，也是構建量子計算機的重要一步。

▲量子計算機示例

微軟量子計算業(yè)務發(fā)展總監(jiān)Julie Love在接受采訪時談到：“我們的一個量子比特將會有1千個、甚至1萬個嘈雜的量子比特那樣強大?！辈⑶?，微軟認為，將在今年年底費米子轉化為量子，得到可工作的量子比特；并希望在5年內向其他企業(yè)提供可用的量子計算機。

• 本文來自微信公眾號【AI商業(yè)報道】
  

老大哥終于「重出江湖」

在量子計算研究領域，微軟是開山最早的老大哥，是所有科技巨頭中最早啟動量子研究的企業(yè)。早在2005年，微軟就秘密成立了「Station Q」實驗室，由是拓撲數學家 Michael Freedman負責，并研發(fā)出了全球首個拓撲量子位。

在IBM發(fā)布了49量子比特的量子芯片后，谷歌發(fā)布了72量子比特的芯片，英特爾以及一些初創(chuàng)公司都研發(fā)出了一定數量量子比特的芯片，而微軟那時卻沒有動靜，看起來好像“落后了”？

究其不發(fā)布量子芯片的原因，微軟表示：量子芯片遠遠不夠！

據微軟研究院多位研究員表示，「微軟致力于構建一個全面的、可拓展的量子計算生態(tài)系統(tǒng)，只擁有50或者100個量子位的量子計算機對我們來說是遠遠不夠的，我們希望量子計算機能夠拓展到數千、數萬、數十萬甚至更多的量子位，這樣才能夠解決全球最具挑戰(zhàn)性的問題?！?/p>

因此，微軟把研究方向放在了其他方面，諸如量子開發(fā)工具包和拓撲量子位的研究。

微軟量子開發(fā)工具包與拓撲量子位的研究

據微軟雷德蒙研究院首席研究員Krysta Svore表示，微軟希望將量子計算普及給更多的開發(fā)者。2017年，微軟發(fā)布了量子開發(fā)工具包，其中包括專為量子計算開發(fā)的Q#編程語言、一款量子計算模擬器，以及能夠幫助到量子程序開發(fā)者的其它資源。

因為量子計算機是一個與傳統(tǒng)計算機相結合的混合設備，可以被看作是傳統(tǒng)計算機的協處理器或者加速器，因此在量子計算機上面運行大部分代碼都可以用普通語言來編寫，然后通過調用Q#語言來運行在量子加速器中。量子算法和傳統(tǒng)算法有很大的區(qū)別，Q#編程語言可以讓開發(fā)人員輕松設置量子糾纏、疊加和干涉，從而降低量子程序開發(fā)門檻。

除了要降低量子程序的開發(fā)門檻，微軟更加致力于穩(wěn)定性更強、性能更佳的拓撲量子位的研究。

在上文中我們提到，量子位非常喜歡與周圍環(huán)境發(fā)生互動，使計算過程產生各種錯誤，因此研究員需要讓它們保持穩(wěn)定狀態(tài)，隔離周圍噪音。隔離系統(tǒng)的方法有很多種，但拓撲量子是目前已知最高水平的解決方案，這也剛好是微軟正在研究的內容。

▲微軟雷德蒙研究院首席研究員Krysta Svore

關于拓撲量子位目前還沒有明確地定義，但微軟研究人員舉了一個形象的例子：假設你想建一棟摩天大樓，如果使用磚頭作為材料，會很慢、也很不堅固。這時候大多數人都會選擇使用鋼鐵，鋼鐵會讓大樓更加穩(wěn)定和堅固。拓撲量子位就像“鋼鐵”，具有穩(wěn)定性。

拓撲量子位可以更少的開銷、更少的資源、更少的時間獲得更加強大的計算能力和更多的量子位。通俗來說，拓撲量子位能夠少花錢，多辦事。并且如果要實現同樣的計算能力，拓撲量子位所需的量子位更少。

量子計算功能強大，但就像超級計算機一樣，不會取代經典計算機，它只會被用來解決某一類特殊的問題，在人工智能、機器學習、醫(yī)學、健康、量子化學等方面才是量子計算機的用武之地，通常這些問題的解決需要經典計算機花費數十億年的時間，而在量子計算機上，幾周、幾天、幾小時甚至幾秒鐘，難題就能迎刃而解。

• 微信內搜索并關注公眾號[AI商業(yè)報道]，獲得人工智能領域第一手商業(yè)資訊
  

生成海報

免責聲明：本網站內容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網站出現的信息，均僅供參考。本網站將盡力確保所提供信息的準確性及可靠性，但不保證有關資料的準確性及可靠性，讀者在使用前請進一步核實，并對任何自主決定的行為負責。本網站對有關資料所引致的錯誤、不確或遺漏，概不負任何法律責任。任何單位或個人認為本網站中的網頁或鏈接內容可能涉嫌侵犯其知識產權或存在不實內容時，應及時向本網站提出書面權利通知或不實情況說明，并提供身份證明、權屬證明及詳細侵權或不實情況證明。本網站在收到上述法律文件后，將會依法盡快聯系相關文章源頭核實，溝通刪除相關內容或斷開相關鏈接。