继谷歌Willow之后，微软再放大招！
2月19日，微软推出了一款革命性的新型量子芯片——Majorana 1。微软表示，这将“把实现实用容错计算的时间从几十年缩短至短短几年”。这款芯片以难以捉摸、其存在常遭质疑的准粒子（马约拉纳费米子）命名，它具备诸多显著优势，包括固有的容错性、理论上的稳定性和较长的相干时间。相关论文于当日发表于《Nature》。
微软称这款新设备为“世界上首个拓扑超导体”，这是一种突破性的材料，能够观测和控制马约拉纳粒子，进而制造出更可靠、可扩展的量子比特，而量子比特正是量子计算机的基石。微软表示，在单个马约拉纳芯片上集成一百万个量子比特是可行的。
图：Majorana 1
来源：微软
近17年来，在行业的诸多质疑声中，微软一直在探索神秘的马约拉纳费米子。如今的成果是其高风险高回报项目的收获，或许也为大规模容错量子计算开辟了一条更清晰的道路。
随着铺天盖地的媒体头条一同抵达战场的，还有不少业内专家的质疑声——
世界上首个由拓扑核心驱动的量子处理单元
微软量子硬件技术研究员兼企业副总裁Chetan Nayak发表博客介绍了这项工作和新设备。他特别介绍了微软团队的以下新进展：
Majorana 1
世界上首个由拓扑核心驱动的量子处理单元（QPU），旨在实现单个芯片上集成一百万个量子比特。
硬件保护的拓扑量子比特
当天发表于《Nature》杂志的研究成果，以及本周在量子计算研究中心（Station Q）会议上分享的数据表明，利用新型材料设计出一种截然不同的量子比特成为可能，这种量子比特体积小、速度快，且可数字控制。
可靠量子计算的设备路线图
微软团队于2月17日在arXiv平台发表《使用拓扑量子比特数组进行容错量子计算的路线图》，详细描述了从单量子比特设备到支持量子纠错的阵列的发展路径。
DARPA支持，打造世界首个基于拓扑量子比特的容错原型机（FTP）
微软表示“将在几年（而非几十年）内打造出可扩展量子计算机的容错原型机”，这也是美国国防部高级研究计划局（DARPA）计划的一部分。微软是受邀进入DARPA公用事业规模量子计算未充分开发的系统（US2QC）计划最后阶段的两家公司之一（另一家为光量子计算公司PsiQuantum），该计划构成了DARPA更大的量子基准测试计划。这项计划旨在提供业界第一台公用事业规模的容错量子计算机，或者计算价值超过其成本的量子计算机。
图：材料堆叠与电子显微图像。a. 栅极定义的超导纳米线器件设计的横截面。b. 扫描电子显微镜图像，其中铝带（蓝色）、第一栅极层（黄色）和第二栅极层（紫色）以伪彩色标出。比例尺为1微米。
来源：Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices
Nayak强调：“今天所有的成果都建立在我们团队最近的突破之上：世界上首个拓扑超导体。这类具有革命性的材料使我们能够创造出拓扑超导性，这是一种此前仅存在于理论中的新物质状态。进展源于微软在栅极定义器件的设计与制造方面的创新，该器件将半导体砷化铟和超导体铝结合在一起。当冷却至接近绝对零度并通过磁场进行调节时，这些器件会形成拓扑超导纳米线，在纳米线的两端产生马约拉纳零模（MZMs）。”
马约拉纳费米子是一种准粒子或特殊的物质状态，它对会导致量子计算机出错的环境噪声具有固有抗性。基于马约拉纳费米子的量子比特被称为拓扑量子比特，大致来说，这意味着信息（0和1）在空间中分布（编织），使其对噪声（热、电磁干扰等）的敏感性降低。
“近一个世纪以来，这些准粒子仅存在于教科书里。如今，我们能在拓扑超导体中按需创造并控制它们。马约拉纳零模是我们量子比特的基本组成部分，通过‘宇称’（即纳米线中电子数的奇偶性）来存储量子信息。一个未配对电子由一对马约拉纳零模共享，使其不会被外界环境‘察觉’，这种独特性质保护了量子信息。”
图：Chetan Nayak
来源：微软
来源：X
来源：纽约时报