微软推出了一款名为 Majorana 1 的新型量子芯片，声称该芯片将能够在几十年内解决现实世界的重大问题。尽管其他人对这些说法表示怀疑，但微软补充说，他们的新芯片设计涉及操纵“全新的物质状态”。
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量子计算，比如核聚变权力，总是声称需要几十年的时间。如果量子计算机要变得有用，该领域需要解决的众多问题之一是它们产生的错误数量，这是由于量子位对环境干扰例如材料缺陷或加热的略高于接近绝对零。在量子层面上，事情变得有点混乱。
微软希望通过创建“拓扑量子位”，操纵新的物质状态来解决其中一些问题。
微软技术研究员 Krysta Svore 在一份报告中表示：“我们微软的团队已经能够采用迄今为止才被理论化的亚原子粒子，不仅可以观察它，还可以控制它。”附带视频。
您可能非常了解物质的通常状态；固体、液体和气体，每种都具有由其组成原子的行为定义的自己的属性。但有。
“一百年前，数学家预测了一种新的物质状态：拓扑状态。从那时起，研究人员一直在其中寻找一种非常特殊、非常有用的准粒子，即马约拉纳粒子，”斯沃尔说。 “去年，我们首次观察到它。今年，我们能够控制它并利用其独特的特性来构建拓扑导体，这是一种也可以作为超导体运行的新型半导体。”
马约拉纳准粒子的有用特性之一是它是自己的反粒子。
微软技术研究员马蒂亚斯·特罗耶（Matthias Troyer）补充道：“马约拉纳的理论表明，从数学上讲，有可能存在一种粒子，它本身就是反粒子。” “这意味着你可以把其中两个粒子放在一起，它们可能会湮灭，然后什么都没有剩下。或者你可以把两个粒子放在一起，你就只有两个粒子。有时它什么都没有，零态；有时它是电子，一态。”
该装置使用由砷化铟制成的超导纳米线装置将两根拓扑导线连接成H形，然后利用磁场和超导体操纵马约拉纳准粒子存在于H形的末端。
在极低温度下表现出超导特性的材料中，两个电子聚集在一起并形成库珀对。添加到系统中的任何不成对电子都会进入激发态，两种状态之间的能量差可以在计算中充当“1”和“0”。
微软表示，在Majorana 1芯片中，电子在两个处于离域状态的Majorana准粒子之间共享。他们表示，通过使用微波进行仔细测量，他们能够区分超导线中的十亿个电子和十亿个电子，告诉计算机量子位处于什么状态。微软解释说，这比其他量子计算机更能抵抗错误。
“我们退后一步说，‘好吧，让我们为量子时代发明晶体管。它需要具备什么特性？’”微软技术研究员 Chetan Nayak 在一份报告中说道。陈述。 “这就是我们如何走到这一步的——我们的新材料堆栈中的特殊组合、质量和重要细节促成了一种新型的量子位，并最终实现了我们的整个架构。”
虽然令人兴奋，但有些人对结果表示怀疑。虽然微软已经发布了中间结果，但他们在论文中承认，他们“自己并没有确定干涉测量法检测到的低能态是否是拓扑的”。新闻稿中提到的进一步测试更加有信心，但这些尚未发布。虽然微软对其结果似乎充满信心，但之前声称马约拉纳状态的研究已经过去撤回。
“随着我们进行更多类型的测量，用非拓扑模型解释我们的结果将变得更加困难，”纳亚克说自然。 “可能不会有任何一个时刻让所有人都信服。但非拓扑解释将需要越来越多的微调。”
一旦确认他们认为正在发生的事情确实发生，下一个问题就是扩大规模。目前，他们已经制造出了具有八个拓扑量子位的芯片，他们的目标是一百万个。尽管如此，他们表示，有了这些芯片，下一代量子计算机就可以在几年而不是几十年内完成有用、可靠的工作。
论文发表在期刊上自然。
