Microsoft 通過 Majorana 1 展示其量子計算實力

量子計算長期以來承諾帶來革命性突破，但進展一直較爲緩慢。近期，Google 發佈了其最新的超導芯片 Willow。現在，Microsoft 也推出了 Majorana 1 芯片，這是其打造可擴展、容錯量子計算機的答案。

爲了支持其聲明，Microsoft 在科學期刊 Nature 上發表了一篇論文。我們將這些公告視爲通往量子優勢（即量子計算機開始具有商業實用價值的臨界點）的漫長道路上的重要步驟。正如我在關於 Willow 的博客中指出的，目前大多數演示仍然是使用假設性問題的實驗。Microsoft 聲稱其方法將加快實現百萬量子比特機器的進程，這足以解決實際問題。然而目前，它僅演示了八個量子比特。

考慮到 IBM 和 Google 已經研究超導量子比特數十年，現在已達到數百個量子比特，Microsoft 的替代策略是否有可能實現超越，還是會遇到相同的擴展性障礙？

Microsoft 的量子比特方案是一場重大賭注 量子計算最大的挑戰是錯誤糾正和可擴展性。Microsoft 的新芯片基於拓撲量子比特構建，利用奇異的 Majorana 粒子實現固有穩定性。拓撲量子比特的物理特性比超導量子比特更不容易受到噪聲影響。

如果成功，這種設計可以減少錯誤糾正所需的開銷——這是實用量子計算的最大障礙之一。在可擴展性方面，Microsoft 的數字控制方法可能允許在單個基底上製造具有數千個量子比特的量子芯片。

Microsoft 花費了十年時間開發新超導材料所需的理論和工程。競爭對手長期以來對 Microsoft 的雄心持懷疑態度，採取"祝你好運"的立場。對此，Microsoft 反駁說："超導廠商已經努力了 30 年；看看我們 10 年做了什麼！"

雖然我們認爲這次最新公告是重要的一步，但還不能完全證明 Microsoft 是對的。但這確實是重要的一步——Microsoft 現在有了一個芯片，並且有一些證據表明它按預期工作。歷史上，我們曾見過早期先驅爲重新思考技術的競爭對手鋪平道路，最終讓競爭對手在競爭中勝出。事實上，Watson 開創了自然語言接口，卻被 Google DeepMind、OpenAI 等公司超越。我們是否正在見證這種情況再次發生？也許是。

IBM 和 Google 改進現有架構，而 Microsoft 則押注於未經驗證的可擴展性。IBM 的 Heron 和 Google 的 Willow 芯片提高了量子比特保真度，並試圖在既定的超導架構中減少錯誤。相比之下，Microsoft 正在從根本上重新思考量子計算，這可能會遇到不可預見的瓶頸。仍然存在許多未知因素。值得注意的是，Microsoft 在 Nature 論文中承認，它尚未證實用於構建其量子比特的粒子的存在。

Microsoft 的 Azure 集成可能加速軟件就緒性，但限制生態系統靈活性。沒有軟件和算法，量子芯片對大多數人來說都是無用的。IBM 已經建立了強大的編程模型和基於雲的量子訪問，擁有強大的合作伙伴網絡和開源 Qiskit。Microsoft 的方法將量子計算嵌入 Azure，簡化了開發過程，但創造了一個封閉的花園，可能限制中間件合作伙伴的加入，從而減緩採用速度。

這對技術領導者意味着什麼 Microsoft 的 Majorana 1 芯片代表了一場高風險、高回報的押注。雖然潛力巨大，但實際應用仍需要數年時間。目標是實現可擴展、容錯的量子計算機，能夠以指數級速度解決比經典計算機更難的問題。

大多數專家認爲這至少還需要十年時間；Microsoft 的目標是將這個時間縮短一半。這個公告表明 Microsoft 正在下注，因爲它現在確信這種方法將會奏效。這意味着技術領導者應該：

規劃後量子安全。無論哪種架構獲勝，組織都應該爲量子計算對加密和網絡安全的影響做好準備。如果 Microsoft 加速進展，Y2Q (量子年) 時間表將顯著縮短。

仔細監控進展。Microsoft 的成功取決於在規模上展示穩定的量子比特操作。密切關注其下一個里程碑。擁有理解量子進展細節的專家將至關重要。

必要時分散量子投資。鑑於不確定性，對量子解決方案有潛在用例的企業應該與多個量子比特提供商和平臺（包括 IBM、Google、Microsoft 和 AWS）合作，避免押注單一技術和生態系統。

最終看法：現在下結論爲時尚早 如果 Microsoft 的方法成功，它可能顯著加速該領域的發展——但如果遇到相同的擴展障礙，可能需要大幅放慢速度，給競爭對手時間解決其超導挑戰。同時，還有離子阱、硅自旋和中性原子等其他方法都在競相展示價值。

Microsoft 的拓撲量子比特策略是否會取得突破，還是會在某個時點面臨與競爭對手相同的瓶頸而放緩？這是一個有趣的競賽觀察時期，現在下結論還爲時尚早。