微软发布全球首个拓扑架构量子芯片

2月20日，美国科技公司微软正式发布新型量子计算芯片Majorana 1，这也是全球首个由拓扑核心驱动的量子处理器（QPU）。

图为微软新型量子计算芯片Majorana 1

微软董事长兼CEO萨蒂亚·纳德拉表示：“这一突破将使我们在几年内，而不像一些人预测的那样用几十年，创造出一台真正有意义的量子计算机。”‍

这款新型量子计算芯片是微软历时17年，通过持续研究量子计算新材料和架构取得的成果，其革命性突破在于运用了全新材料“拓扑导体”（topoconductor）。

据了解，此次微软发布的量子计算芯片(piàn)Majorana 1只(zhǐ)有(yǒu)0.01毫(háo)米(mǐ)宽(kuān)，已(yǐ)实(shí)现(xiàn)将(jiāng)8个(gè)拓(tà)扑(pū)量(liàng)子(zi)比(bǐ)特(tè)放(fàng)在(zài)单(dān)芯(xīn)片(piàn)上(shàng)，未(wèi)来(lái)将(jiāng)有(yǒu)望(wàng)扩(kuò)展(zhǎn)到(dào)百(bǎi)万(wàn)级(jí)量(liàng)子(zi)比(bǐ)特(tè)。而(ér)世(shì)界(jiè)上(shàng)所(suǒ)有(yǒu)当(dāng)前(qián)计(jì)算(suàn)机(jī)的(de)协(xié)同(tóng)运(yùn)行(xíng)，都(dōu)无(wú)法(fǎ)完(wán)成(chéng)一(yī)台(tái)100万(wàn)量子比特的量子计算机能够完成的任务。

量子计算机的核心是量子比特（qubits），这是量子计算中的信息单位。而量子计算目前发展缓慢的核心矛盾是由于量子比特相当脆弱，并且对环境噪声非常敏感，可能导致计算错误或数据丢失。为了解决这个问题，微软的量子芯片采用了一种全新的解决方案，通过创造所谓的“世界首个拓扑体”，得以观察和控制马约拉纳粒子，从而产(chǎn)生(shēng)更(gèng)可(kě)靠(kào)和(hé)可(kě)扩(kuò)展(zhǎn)的(de)量(liàng)子(zi)比(bǐ)特(tè)。微(wēi)软(ruǎn)表(biǎo)示(shì)，这(zhè)种(zhǒng)拓(tà)扑(pū)体(tǐ)使(shǐ)用(yòng)砷(shēn)化(huà)铟(yīn)（半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)）和(hé)铝(lǚ)（超(chāo)导(dǎo)体(tǐ)），通(tōng)过(guò)逐(zhú)个(gè)原(yuán)子(zi)设(shè)计(jì)和(hé)构(gòu)建(jiàn)拓(tà)扑(pū)导(dǎo)体(tǐ)线(xiàn)材(cái)——所(suǒ)谓(wèi)“量(liàng)子(zi)时(shí)代(dài)的晶体管”。

量子芯片作为量子计算的核心硬件，其技术突破有望重塑未来算力格局、安全体系与产业生态，推动人类社会进入“量子+AI”协同发展的新纪元。近年来，量子芯片在技术突破和产业化进程上取得了显著进展。比如，2024年12月，谷歌和中国科学技术大学(xué)分(fēn)别(bié)发(fā)布(bù)了(le)105比(bǐ)特(tè)的(de)超(chāo)导(dǎo)量(liàng)子(zi)芯(xīn)片(piàn)“Willow”和(hé)“祖(zǔ)冲(chōng)之(zhī)三(sān)号(hào)”。其(qí)中(zhōng)，祖(zǔ)冲(chōng)之(zhī)三(sān)号(hào)在(zài)随(suí)机(jī)电(diàn)路采样任务中，经典模拟成本较谷歌实验提升了6个数量级，展现了更强的量子优越性。根据赛迪顾问数据，中国量子芯片市场规模预计2025年突破100亿元，保持30%以上的增长率。