高層速讀：今日,，微軟研究員在《Nature》上發(fā)文，稱他們了發(fā)現(xiàn)天使粒子——馬約拉納費(fèi)米子（Majorana fermion）存在的有力證據(jù),，在由半導(dǎo)體和超導(dǎo)材料制作的納米導(dǎo)線中,，研究人員將電子分為了兩半,。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)意義重大，可使量子信息的儲(chǔ)存更加穩(wěn)定,，加速商用量子比特研發(fā)的進(jìn)程,，也是微軟在構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的道路上的又一進(jìn)步。還記得2018年1月末微軟在《金融時(shí)報(bào)》上立的flag嗎,？ 微軟稱將在接下來(lái)的幾周內(nèi)宣布量子計(jì)算里程碑式的重大突破,。雖然已經(jīng)到了3月末，但微軟終究公布了他的進(jìn)展,。 今日,，微軟研究員在《Nature》上發(fā)文，稱他們了發(fā)現(xiàn)天使粒子——馬約拉納費(fèi)米子（Majorana fermion）存在的有力證據(jù),，在由半導(dǎo)體和超導(dǎo)材料制作的納米導(dǎo)線中,，研究人員將電子分為了兩半。 這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)意義重大,，由于量子位極不穩(wěn)定,，特別「鬧騰」，極易與周圍物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),；而馬約拉納費(fèi)米子作為「天使粒子」,，呈電中性，性質(zhì)比較穩(wěn)定,，可以轉(zhuǎn)化為量子,，是名副其實(shí)的「天使量子位寶寶」。它可使量子信息的儲(chǔ)存更加穩(wěn)定,，加速商用量子比特研發(fā)的進(jìn)程,，同時(shí)也是微軟在構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的道路上的又一進(jìn)步。 ▲中間灰線是納米導(dǎo)線,，綠色是超導(dǎo)鋁條 天使粒子是什么,？被稱為「天使粒子」的馬約拉納費(fèi)米子是一種費(fèi)米子，其反粒子（質(zhì)量相同,，電荷等其他量子性質(zhì)相反）為它本身,，因此馬約拉納費(fèi)米子呈電中性，很少與其他粒子發(fā)生相互作用,，性質(zhì)比較穩(wěn)定,。 研究人員依靠量子位（量子比特）將信息存儲(chǔ)在量子計(jì)算機(jī)中，如經(jīng)典計(jì)算機(jī)中的比特（bits）,，但這些量子卻很不“安分”,，它們時(shí)刻想和自己周圍的環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)，與環(huán)境的糾纏會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)在量子位中的信息丟失,，因此研究人員希望這些量子保持在一種“真空”狀態(tài),，與各種各樣的噪聲相隔絕,。而性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的「天使粒子」的馬約拉納費(fèi)米子可以轉(zhuǎn)化成量子，這從根本上加速了量子計(jì)算,，也是構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的重要一步,。 ▲量子計(jì)算機(jī)示例 微軟量子計(jì)算業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Julie Love在接受采訪時(shí)談到：“我們的一個(gè)量子比特將會(huì)有1千個(gè)、甚至1萬(wàn)個(gè)嘈雜的量子比特那樣強(qiáng)大,?！辈⑶遥④浾J(rèn)為,，將在今年年底費(fèi)米子轉(zhuǎn)化為量子,，得到可工作的量子比特；并希望在5年內(nèi)向其他企業(yè)提供可用的量子計(jì)算機(jī),。
老大哥終于「重出江湖」在量子計(jì)算研究領(lǐng)域,，微軟是開山最早的老大哥，是所有科技巨頭中最早啟動(dòng)量子研究的企業(yè),。早在2005年,，微軟就秘密成立了「Station Q」實(shí)驗(yàn)室，由是拓?fù)鋽?shù)學(xué)家 Michael Freedman負(fù)責(zé),，并研發(fā)出了全球首個(gè)拓?fù)淞孔游?/strong>,。 在IBM發(fā)布了49量子比特的量子芯片后，谷歌發(fā)布了72量子比特的芯片,，英特爾以及一些初創(chuàng)公司都研發(fā)出了一定數(shù)量量子比特的芯片,，而微軟那時(shí)卻沒有動(dòng)靜，看起來(lái)好像“落后了”,？ 究其不發(fā)布量子芯片的原因,，微軟表示：量子芯片遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠！ 據(jù)微軟研究院多位研究員表示,，「微軟致力于構(gòu)建一個(gè)全面的,、可拓展的量子計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)，只擁有50或者100個(gè)量子位的量子計(jì)算機(jī)對(duì)我們來(lái)說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,，我們希望量子計(jì)算機(jī)能夠拓展到數(shù)千,、數(shù)萬(wàn)、數(shù)十萬(wàn)甚至更多的量子位,，這樣才能夠解決全球最具挑戰(zhàn)性的問題,。」 因此,，微軟把研究方向放在了其他方面,，諸如量子開發(fā)工具包和拓?fù)淞孔游坏难芯俊?/p> 微軟量子開發(fā)工具包與拓?fù)淞孔游坏难芯?/strong>據(jù)微軟雷德蒙研究院首席研究員Krysta Svore表示，微軟希望將量子計(jì)算普及給更多的開發(fā)者,。2017年,，微軟發(fā)布了量子開發(fā)工具包,，其中包括專為量子計(jì)算開發(fā)的Q#編程語(yǔ)言,、一款量子計(jì)算模擬器,，以及能夠幫助到量子程序開發(fā)者的其它資源。 因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)是一個(gè)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相結(jié)合的混合設(shè)備,，可以被看作是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的協(xié)處理器或者加速器,，因此在量子計(jì)算機(jī)上面運(yùn)行大部分代碼都可以用普通語(yǔ)言來(lái)編寫，然后通過調(diào)用Q#語(yǔ)言來(lái)運(yùn)行在量子加速器中,。量子算法和傳統(tǒng)算法有很大的區(qū)別,，Q#編程語(yǔ)言可以讓開發(fā)人員輕松設(shè)置量子糾纏、疊加和干涉,，從而降低量子程序開發(fā)門檻,。 除了要降低量子程序的開發(fā)門檻，微軟更加致力于穩(wěn)定性更強(qiáng),、性能更佳的拓?fù)淞孔游?/strong>的研究,。 在上文中我們提到，量子位非常喜歡與周圍環(huán)境發(fā)生互動(dòng),，使計(jì)算過程產(chǎn)生各種錯(cuò)誤,，因此研究員需要讓它們保持穩(wěn)定狀態(tài)，隔離周圍噪音,。隔離系統(tǒng)的方法有很多種,，但拓?fù)淞孔邮悄壳耙阎罡咚降慕鉀Q方案，這也剛好是微軟正在研究的內(nèi)容,。 ▲微軟雷德蒙研究院首席研究員Krysta Svore 關(guān)于拓?fù)淞孔游荒壳斑€沒有明確地定義,，但微軟研究人員舉了一個(gè)形象的例子：假設(shè)你想建一棟摩天大樓，如果使用磚頭作為材料,，會(huì)很慢,、也很不堅(jiān)固。這時(shí)候大多數(shù)人都會(huì)選擇使用鋼鐵,，鋼鐵會(huì)讓大樓更加穩(wěn)定和堅(jiān)固,。拓?fù)淞孔游痪拖瘛颁撹F”，具有穩(wěn)定性,。 拓?fù)淞孔游豢梢愿俚拈_銷,、更少的資源、更少的時(shí)間獲得更加強(qiáng)大的計(jì)算能力和更多的量子位,。通俗來(lái)說,，拓?fù)淞孔游荒軌蛏倩ㄥX，多辦事,。并且如果要實(shí)現(xiàn)同樣的計(jì)算能力,，拓?fù)淞孔游凰璧牧孔游桓佟?/p> 量子計(jì)算功能強(qiáng)大,，但就像超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣，不會(huì)取代經(jīng)典計(jì)算機(jī),，它只會(huì)被用來(lái)解決某一類特殊的問題,，在人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí),、醫(yī)學(xué),、健康、量子化學(xué)等方面才是量子計(jì)算機(jī)的用武之地,，通常這些問題的解決需要經(jīng)典計(jì)算機(jī)花費(fèi)數(shù)十億年的時(shí)間,，而在量子計(jì)算機(jī)上，幾周,、幾天,、幾小時(shí)甚至幾秒鐘，難題就能迎刃而解,。 |
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