Microsoft 的量子芯片 Majorana 1 短几个量子比特
目前还没有一个路线图表明 Microsoft 可以将其芯片扩展到制造工作量子计算机所需的数百万个拓扑量子比特。
Microsoft 表示，其 Majorana 1 包含 8 个拓扑量子比特，可以扩展到 100 万个，尽管关于它如何扩展的细节很少。
Microsoft 的量子计算科学家宣布，他们终于实现了构建“拓扑量子比特”的长期目标，相当于普通芯片的晶体管，这可能有助于推进量子计算。
量子比特是量子芯片的功能元件，称为马约拉纳 1 号，基于一种奇异粒子，一种在过去 20 年中发现的物质和反物质的混合物。
“Majorana 1 标志着向实用量子计算的变革性飞跃，”Microsoft 在量子硬件负责人 Chetan Nayak 的博客文章中表示。
但是，警告建议您应该对 Microsoft 的突破持保留态度。
首先，人们对 Microsoft 的说法的真实性持怀疑态度，即使 Microsoft 的量子研究人员在本周的 Nature Magazine 上发表了一篇技术性很强的报告。
此外，就计算而言，Majorana 1 甚至不是测试版产品，甚至可能不是 alpha 版。在以某种方式扩展更多量子比特之前，它无法执行任何有用的工作，这在技术术语中称为“缩放”设备。
拓扑量子比特与其他量子设备不同，因为它利用了材料科学中的特定突破。
“马约拉纳费米子”是一种具有既是物质又是反物质的特性的粒子。这种粒子作为一个假设存在了几十年，直到研究人员在 2012 年证实了它的存在。Microsoft 芯片的名称 Majorana 1 是对粒子重要性的认可。
Microsoft 在量子计算研究人员中独树一帜，它追逐费米子作为其量子比特努力的根源。Microsoft 声称拓扑量子比特在任何终极量子设备中都可能更有用，因为从某种意义上说，它比其他量子机器更“数字化”。
所有量子方法都必须测量量子比特的输出，就像测量水流等连续变量一样。但是，拓扑量子比特基本上在两种电气状态之间交替，因此测量起来更简单，正如 Microsoft 团队在 arXiv 预印服务器上发布的另一篇技术论文中所述。
Microsoft 方法的这些要素在得到证明之前大多是理论上的。而且有理由谨慎，因为拓扑量子比特的存在本身必须被推断出来，而不是直接观察。
在《自然》技术论文中，Microsoft 科学家声称间接测量了马约拉纳 1 号内部的拓扑量子比特，尽管一些了解该设备的科学家对此表示怀疑。
主要作者 Morteza Aghaee 和数十名同事将 Majorana 1 描述为由砷化铟和铝制成的计算机芯片。该芯片被设计成纳米线的集合，这些纳米线会在量子点中引起反应，从而产生拓扑量子比特。
拓扑量子比特的存在是通过干涉仪测量的，干涉仪是一种使用光束的交集来测量量子点的“奇偶性”的设备。
然而，《自然》记者 Davide Castelvecchi 在一篇概述文章中指出，Aghaee 和团队小心翼翼地指出，他们的干涉仪测试“本身并不能”证明设备中存在必要的马约拉纳粒子。
Castelvecchi 引用了英国牛津大学的物理学家 Steven Simon 的话，他说：“从实验中可以立即知道”量子比特是由拓扑态 组成的。
Castelvecchi 还指出：“一些研究人员对公司 [Microsoft] 选择公开宣布创建量子比特而不发布详细证据持批评态度。
多年来一直报道量子竞赛的 Castelvecchi 指出，另一个 Microsoft 团队在 2021 年对拓扑量子比特提出了类似的说法，但不得不撤回它。
事实上，本周的公告是在 Microsoft 最初希望演示拓扑量子比特多年后发布的。2018 年，在《巴伦周刊》杂志上，Microsoft 的量子团队告诉该报，该公司将在当年年底前准备好拓扑量子比特。从某种意义上说，马约拉纳 1 晚了七年。
这并不是一个批评，而是一个例子，说明量子，特别是 Microsoft 的追求，比人们根据新闻稿中的内容预期的要多得多。
这给我们带来了更重要的警告：Majorana 1 不是计算机芯片。它是计算机芯片的原型。
Microsoft 在 2018 年告诉《巴伦周刊》的另一件事是，距离功能性量子计算机只有五年的时间了。事实证明，这个预测太乐观了。
Microsoft 新闻中关于最近成就的文章指出，“今天，该公司在芯片上放置了 8 个拓扑量子比特，旨在扩展到 100 万个。
请务必注意，您需要整整一百万才能进行任何实际计算。Microsoft 坚称，“在几年内，而不是几十年内”将实现 100 万的目标，但目前尚不清楚如何实现。
arXiv 论文中有很多关于将 Majorana 芯片从一个量子比特扩展到多个量子比特的有趣信息，但它没有对时间范围做出任何预测。
谁能说 Microsoft 不会在未来几年生产出按比例扩大的 Majorana？如果到目前为止，Microsoft 的声明可以迅速扩展和验证，那么就有理由希望在扩展方面取得迅速进展。
然而，在没有明确的设备路线图或时间框架的情况下，Microsoft 面临着与 Google 在 12 月推出的“Willow”量子芯片相同的挑战：证明它可以从量子比特科学中带入工作计算机。