微軟推出Majorana 1：首個為百萬量子位元系統鋪路的量子處理器

微軟推出了世界上第一款採用拓樸核心架構的量子處理器Majorana 1，標誌著朝著容錯、實用規模量子運算邁出了重要一步。該晶片利用四量子位元（採用Majorana zero modes(MZM) 打造的拓撲量子位元實現穩定性和可擴展性，其路線圖達到一百萬量子位元，這是解決微塑膠降解和自修復材料等工業挑戰的關鍵閾值。Majorana 1的核心是砷化銦和鋁結合的超導半導體異質結構。這種拓樸導體材料能夠精確控制MZM，即非局部編碼資訊的奇異量子粒子，本質上有抵抗雜訊和錯誤的特性。最新論文詳細介紹了這項設計，將MZM排列在H型奈米線中，形成雙面四元組，透過三個因素呈指數級抑制誤差：拓撲間隙與溫度比、線長與相干長度。微軟聲稱thopoconductor可以創造一種全新的物質狀態——不是固體、液體或氣體，而是一種拓撲狀態。

與需要類比調諧的傳統量子位元不同，微軟的架構使用數位電壓脈衝進行抗錯誤、採用測量的操作。這種方法簡化了擴展，目前晶片裝有八個四元組並支援量子誤差檢測協議，例如微軟技術路線圖中概述的Hastings-Haah Floquet代碼和階梯代碼。這些程式碼依賴單量子位元和雙量子比特泡利測量（源自四量子位元），無需複雜的閘序列即可檢測和糾正錯誤。

DARPA的US2QC計劃驗證了微軟的拓撲優先策略可最大限度地降低開銷，從而使未來的百萬個量子位元系統足夠緊湊，可對應Azure資料中心。此晶片的量子電容測量系統可在微秒內偵測奇偶校驗偏移，實現對容錯至關重要的訊號雜訊比。應用範圍包括設計分解污染物的催化劑、優化農業酶和模擬新材料。微軟的目標是將量子、人工智慧和高效能運算融入Azure，加速曾經被認為需要幾十年才能實現的發現。Majorana  1證明拓樸量子位元——曾經的高風險賭注——現在已成為可擴展量子系統的基石。

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