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微軟構建可擴展拓撲量子比特為拓撲量子計算鋪平道路

2022-03-16 13:41:01 來源：科技日報

最新消息，微軟Azure量子系統朝著創建拓撲量子位邁出了關鍵一步，其研究人員發現了被稱為“馬約拉納零模”現象的證據，構建了可擴展的拓撲量子比特，這是其建造通用量子計算機計劃的關鍵，或將為拓撲量子計算鋪平道路。

量子計算本身就是一個奇怪的概念：與經典計算的1或0相比，量子計算同時處理量子比特，即可以同時表示1和0，直到結果被讀出。

微軟正試圖為“全棧”量子計算系統構建硬件和軟件，這些系統可以承擔更廣泛的應用。微軟公司選擇了一種特別的技術策略，包括在拓撲超導導線上誘導量子態。為了保持這些量子態的穩定，這些導線將在兩端放置馬約拉納零模。

拓撲量子比特是微軟構建量子計算機方法的基礎，預計該計算機比使用其他類型的已知量子比特構建的機器更穩定，可擴展性“無與倫比”。與目前正在開發的其他類型的量子比特相比，拓撲量子比特有望使計算機運行速度更快、體積更小并且更不容易丟失信息。微軟認為，創建更穩定的拓撲量子比特是構建工業規模量子機器的最清晰、最快的途徑。

此次，微軟創造和維持具有馬約拉納零模和可測量拓撲間隙的量子相位的能力消除了產生拓撲量子比特的最大障礙。

自1937年以來，馬約拉納零模一直是理論感興趣的話題，但幾十年來，它們一直只停留在理論領域。馬約拉納零模的特異之處在于它具有非阿貝爾統計特性，可以用來實現拓撲量子計算。拓撲量子計算機的優勢是，它對外在噪聲的抵抗力比普通的量子計算機更強，更具魯棒性。

去年，研究人員對微軟Azure量子系統的實驗量子設備的數據分析發現，有跡象表明，在一根精確調諧的納米線的兩端都存在馬約拉納零模。電導數據中的其他信號指向了所謂的拓撲間隙的打開和關閉——這是另一個表明探測成功的跡象。

微軟表示，硬件團隊已經邀請了一個外部專家委員會來審查和驗證這些發現。盡管還需更多研究來創建拓撲量子比特和可擴展量子計算機，但他們相信自己已經走在了正確的道路上。(張佳欣)

關鍵詞：鋪平道路拓撲量子計算量子系統馬約拉納零模