物理學家大多不相信微軟的新拓撲量子芯片

加利福尼亞州阿納海姆。 - 在世界上最大的物理學家聚會上，關於微軟聲稱的新型量子計算芯片的討論也許是主要的吸引力。

微軟2月份宣布包含第一個拓撲量子位或量子位的芯片，引發了物理社區中的熱反射。該發現是通過新聞稿宣布的，而沒有公開共享的數據備份。一個並發紙自然沒有證明拓撲量子。該論文的合著者Microsoft研究員Chetan Nayak承諾在3月18日的演講中提供可靠的證據在美國物理學會的全球物理峰會上。

在談話之前，會議主席宣布了公告：遵循《行為準則》；尊重他人。房間裡裝滿了數百位急切的物理學家，填滿了座位並沿著牆壁站立，他們故意笑著說禮節可能會丟失。

拓撲量子計算通過。儘管如此，這個概念仍然有很大的希望。組成量子計算機的量樓眾所周知易碎且容易出錯。利用拓撲概念的Qubits，是用孔或循環描述結構的數學學科，。借助拓撲量子計算，“您的錯誤率可能很低，”在加利福尼亞州聖塔芭芭拉的Microsoft車站Q的Nayak在演講中說。

科學家並沒有對他提供的數據感到驚訝。

關鍵圖看起來像隨機的抖動，而不是可識別的信號。 Nayak聲稱，對這種明顯的隨機性的分析揭示了噪聲的基礎模式，表明工作量子位。該論點還不足以翻轉最嚴厲的批評家。

“數據令人難以置信。彷彿Microsoft Quantum正在嘗試同時對數百人進行Rorschach測試，”蘇格蘭聖安德魯斯大學的物理學家亨利·萊格（Henry Legg）說，這是蘇格蘭大學的最激烈批評者之一。

儘管如此，其他人仍然樂觀，微軟可以改善其設備以產生更清晰的信號。 “我覺得稱其為Qubit可能還為時過早，”伊利諾伊州Lemont的Argonne National Laboratory的物理學家Kartiek Agarwal說。但是，“有很多積極的跡象。”

拓撲Qub的抽獎和縮寫

量子計算機有望解鎖新類型的計算，但前提是使它們可靠。構建本質上容易出錯的量子的想法激發了科學家。 Argonne National Laboratory的物理學家Ivar Martin說：“這是量子計算的最具創造力，更具原創的方法之一，從這個意義上講，我真的一直在為之紮根。”

但是這個想法一直在努力下台，落後於更傳統的Qubit技術的數十年。

創建拓撲量子需要在材料中挑釁電子才能跳舞。電子集體的行為就像是假設的粒子事物：被稱為Majorana的準粒子。但是，創建Maporanas並證明它們存在，這是極具挑戰性的。

馬丁指出，微軟取得了令人印象深刻的進步。但是，“就展示這次會議上人們最關心的事情而言，這確實令人信服地展示了Majoranas的物理學，這對許多人來說是不可思議的。”

如果可能的情況不那麼小，那將描述萊格（Legg），他在納亞克（Nayak）的前一天發表了演講。他對Microsoft方法的基礎表示懷疑，這是一個充滿爆裂的房間，儘管它的房間要比Nayak的頭條新聞場所小得多。

在他的演講中，在最後一刻擠進了會議的時間表列出了許多批評。批評以用於證明該設備首先是拓撲的方法的中心 - 拓撲間隙方案，”在2023年的Microsoft紙上佈置物理評論B.他在演講中辯稱，該協議有缺陷3月11日提交的論文到arxiv.org。例如，Legg認為，該協議為相同數據提供了不同的結果，具體取決於所包括的參數範圍，例如磁場或電壓值的傳播。

Legg說：“任何聲稱在2025年擁有拓撲Qubit的公司本質上都在出售童話般，我認為這是一個危險的童話。” “它破壞了量子計算領域，總的來說，我認為這實際上是公眾對科學的信心。”

在Legg的演講後立即進行問答期間，Microsoft研究員Roman Lutchyn憑藉強烈的反駁：“這裡的許多陳述只是不正確，”他在Legg的幾個主張中提出了滴答作用，他也在一個人中解決了這一問題。LinkedIn帖子。 “我們支持這些論文的結果。”

行為不檢

在最基本的水平上，微軟的設備由鋁納米線組成，僅60納米寬，寬度為半導體。冷卻後，該鋁會變成超導，從而使其不受阻力傳輸電力。這會在半導體中誘導超導性，從而為主要的主要條件創造了理想的條件。一旦將設備調諧到磁場和電壓的特定值後，理論上應在納米線的每一端出現Majoranas。

這些設備中的障礙是拓撲尺寸的一個大問題。表面粗糙度或物質缺陷會導致虛假信號或模棱兩可的結果。馬里蘭州大學公園馬里蘭州大學的物理學家Sankar Das Sarma說，近年來，微軟的設備在這方面得到了極大的改善。但是，他說：“還需要進一步改進。……我認為疾病仍然需要再減少兩個因素。”

當鋁線以H形排列時，它們在其四個末端的每一個中都會產生一個量子。要聲稱一個工作量子，微軟需要證明他們可以對其進行測量。這涉及探測，熱狗形的納米顆粒在納米線附近放置。需要兩種類型的測量，稱為X和Z。

在二月自然紙，微軟展示了Z測量，其中涉及探測與單線相關的量子點。重複的Z測量結果揭示了兩個可能的狀態之間的量子位置，即拓撲量子的預期結果。這些過渡據稱表明奇偶校驗的翻轉基本上反映了電線中是否有偶數或奇數的電子。

在Nayak的演講中，他推出了他們的X測量，該測量值探測了一個與兩個納米線相鄰的量子點。這些數據的圖看起來是隨機的，在兩個值之間缺乏相同的明顯幻燈片。

觀眾似乎並沒有特別印象深刻。在問答期間，康奈爾大學物理學家恩·金（Eun-Ah Kim）說：“我很喜歡這個，只是向我尖叫，只有兩個，但我認為那不是我所看到的。”

納亞克說，對隨機數據的統計分析顯示出隱藏的模式。但是，在一封電子郵件中，Kim質疑了Nayak嘲笑這種模式的方法的有效性。

即使是關於更清晰的Z測量，科學家仍然不同意這種翻轉是否構成了Majoranas的證據。達斯·薩爾馬（Das Sarma）說：“我說服了，但是善意的人們可能會不同意。”

在演講中，與會者高度提高了智能手機，以拍攝Nayak幻燈片的照片，該幻燈片在物理社區周圍散發出來。演講結束後，匹茲堡大學的物理學家謝爾蓋·弗洛洛夫（Sergey Frolov）不在會議上詳細的反駁在社交媒體平台佈魯斯基。

弗羅夫寫道：“顯示的數據是……只是噪音。它們簡直令人失望。”他建議，這對於包含微軟在2月份宣布的八個Qubits的芯片來說並不是一個好兆頭：鑑於我們今天所看到的，芯片不可能起作用。 ”

並非所有科學家都像Legg和Frolov一樣關鍵。例如，Agarwal認為Microsoft的拓撲間隙協議是他們當前工作的基礎。但是，他指出，鑑於其值實際上是隨機的，因此呈現的設備Nayak是不切實際的。 Agarwal說：“它當然不能用作目前狀態的量子。這也顯然很明顯。”

Nayak充滿信心，他的團隊將進一步改善他們的設備，直到懷疑者說服。弗洛夫（Frolov）對此充滿信心，他們有更多的紙質收縮即將到來。