Microsoft 宣布成功研發出全球首款基於拓撲量子位元的量子處理器 Majorana 1，這項突破性技術不僅有機會大幅縮短量子電腦的研發時程由數十年縮短至數年時間，更將加速量子技術在各領域的應用，為全球科技產業帶來深遠影響。
拓撲量子位元
量子電腦的發展一直面臨量子位元不穩定的挑戰，傳統量子位元容易受到環境干擾而產生錯誤。這就像在脆弱的玻璃杯中儲存重要數據，稍有震動就可能導致數據遺失。Microsoft 此次推出的 Majorana 1 則採用拓撲量子位元技術，據指，拓撲量子位元透過特殊的物理設計，將量子資訊編碼在粒子的拓撲性質中，使其免受局部擾動的影響，從而提高量子計算的穩定性和可靠性。這種設計概念類似於將數據「藏」在一個不會輕易變形的幾何形狀中，即使形狀發生一些微小變化，數據仍然安全無恙。
Majorana 1 現階段容納 8 個拓撲量子位元，採用 Microsoft 研發的「拓撲導體」（Topoconductor）材料，產生一種全新的物質狀態「拓撲超導態」。這種拓撲超導態賦予量子位元更小的體積、更快的速度和更穩定的性能，使得 Majorana 1 成為量子計算的強大「推進器」。拓撲導體是一種特殊的材料，它能夠在低溫環境下呈現出超導性質，同時還具有特殊的拓撲結構，使得電子在其中運動時不會受到阻礙，從而實現更高效的量子計算。
學術界肯定
Microsoft 這項研究成果不僅獲得業界關注，也獲國際頂尖學術期刊《自然》的權威認證。該期刊發表由同行評審的論文，詳細闡述Microsoft在拓撲導體量子位元技術上的突破，為 Majorana 1 的可靠性提供了強有力的學術背書。
Majorana 1 的出現也意味著量子計算正加速由科學研究走向實際應用。未來，量子電腦有望在藥物研發、材料科學、人工智慧、金融分析等領域發揮重要作用，為各產業帶來顛覆性變革，例如；
- 藥物研發： 模擬分子間的複雜交互作用，加速新藥的篩選和開發過程。傳統藥物研發需要大量的實驗和試錯，而量子電腦的模擬能力可以大大減少實驗成本和時間。
- 材料科學： 幫助科學家設計出具有特殊性能的材料，例如更輕、更堅固的飛機材料，或更高效的太陽能電池。量子電腦可以模擬材料的微觀結構和性質，從而預測材料宏觀性能，指導新材料的設計和開發。
- 人工智慧： 強大計算能力可以為人工智慧的發展注入新的活力，催生出更智能、更高效的 AI 應用。例如，量子機器學習算法可以更有效地處理海量數據，從而提高 AI 模型的準確性和效率。
- 金融分析： 應用於金融市場分析、風險管理等領域，提高金融決策的準確性和效率。例如，量子演算法可以更快速地分析金融數據，從而幫助金融機構更好地預測市場趨勢和管理風險。
Microsoft 表示，將持續投入量子技術的研發，計劃在單個晶片上擴展到一百萬個量子位元，實現真正的量子超級電腦。這將為解決現有超級電腦難以應對的複雜問題提供可能，例如氣候變化模擬、新材料設計等，為人類探索未知世界開啟新的大門。
Source：Microsoft