微軟推出了一款名為 Majorana 1 的新型量子芯片，聲稱該芯片將能夠在幾十年內解決現實世界的重大問題。儘管其他人對這些說法表示懷疑，但微軟補充說，他們的新芯片設計涉及操縱“全新的物質狀態”。
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量子計算，比如核聚變權力，總是聲稱需要幾十年的時間。如果量子計算機要變得有用，該領域需要解決的眾多問題之一是它們產生的錯誤數量，這是由於量子位對環境干擾例如材料缺陷或加熱的略高於接近絕對零。在量子層面上，事情變得有點混亂。
微軟希望通過創建“拓撲量子位”，操縱新的物質狀態來解決其中一些問題。
微軟技術研究員 Krysta Svore 在一份報告中表示：“我們微軟的團隊已經能夠採用迄今為止才被理論化的亞原子粒子，不僅可以觀察它，還可以控制它。”附帶視頻。
您可能非常了解物質的通常狀態；固體、液體和氣體，每種都具有由其組成原子的行為定義的自己的屬性。但有。
“一百年前，數學家預測了一種新的物質狀態：拓撲狀態。從那時起，研究人員一直在其中尋找一種非常特殊、非常有用的準粒子，即馬約拉納粒子，”斯沃爾說。 “去年，我們首次觀察到它。今年，我們能夠控制它並利用其獨特的特性來構建拓撲導體，這是一種也可以作為超導體運行的新型半導體。”
馬約拉納準粒子的有用特性之一是它是自己的反粒子。
微軟技術研究員馬蒂亞斯·特羅耶（Matthias Troyer）補充道：“馬約拉納的理論表明，從數學上講，有可能存在一種粒子，它本身就是反粒子。” “這意味著你可以把其中兩個粒子放在一起，它們可能會湮滅，然後什麼都沒有剩下。或者你可以把兩個粒子放在一起，你就只有兩個粒子。有時它什麼都沒有，零態；有時它是電子，一態。”
該裝置使用由砷化銦製成的超導納米線裝置將兩根拓撲導線連接成H形，然後利用磁場和超導體操縱馬約拉納準粒子存在於H形的末端。
在極低溫度下表現出超導特性的材料中，兩個電子聚集在一起並形成庫珀對。添加到系統中的任何不成對電子都會進入激發態，兩種狀態之間的能量差可以在計算中充當“1”和“0”。
微軟表示，在Majorana 1芯片中，電子在兩個處於離域狀態的Majorana準粒子之間共享。他們表示，通過使用微波進行仔細測量，他們能夠區分超導線中的十億個電子和十億個電子，告訴計算機量子位處於什麼狀態。微軟解釋說，這比其他量子計算機更能抵抗錯誤。
“我們退後一步說，‘好吧，讓我們為量子時代發明晶體管。它需要具備什麼特性？’”微軟技術研究員 Chetan Nayak 在一份報告中說道。陳述。 “這就是我們如何走到這一步的——我們的新材料堆棧中的特殊組合、質量和重要細節促成了一種新型的量子位，並最終實現了我們的整個架構。”
雖然令人興奮，但有些人對結果表示懷疑。雖然微軟已經發布了中間結果，但他們在論文中承認，他們“自己並沒有確定乾涉測量法檢測到的低能態是否是拓撲的”。新聞稿中提到的進一步測試更加有信心，但這些尚未發布。雖然微軟對其結果似乎充滿信心，但之前聲稱馬約拉納州的研究已經過去撤回。
“隨著我們進行更多類型的測量，用非拓撲模型解釋我們的結果將變得更加困難，”納亞克說自然。 “可能不會有任何一個時刻讓所有人都信服。但非拓撲解釋將需要越來越多的微調。”
一旦確認他們認為正在發生的事情確實發生，下一個問題就是擴大規模。目前，他們已經製造出了具有八個拓撲量子位的芯片，他們的目標是一百萬個。儘管如此，他們表示，有了這些芯片，下一代量子計算機就可以在幾年而不是幾十年內完成有用、可靠的工作。
論文發表在期刊上自然。
