在周三，微软揭晓了Majorana 1，这是一款由一种既不是液体、固体也不是气体的奇异物质状态驱动的量子芯片，称为拓扑超导性。
这一突破在科学期刊Nature中详细介绍，使用了一种称为拓导体的定制材料来创建和控制马约拉纳粒子，可能将量子计算扩展到解决以前无法解决的问题。
本质上，拓导体是一种半导体——能够导电的材料——同时也作为超导体以最小的能量损失导电，通常在极低的温度下工作。
创造这种材料需要原子工程的精确度和将温度降至零下400度的超冷却，但微软强调，考虑到所有的好处，这项工作的复杂性和高成本是值得的。
“有了这种材料，我们可以为我们的量子计算机构建一个全新的基础架构，一个拓扑核心，使我们能够扩展到不仅仅是数十或数百个量子比特，而是数百万个，所有这些都在你手掌中，”微软技术研究员Krysta Svore在一段公司视频中说道。
该项目是微软历史上持续时间最长的项目，始于本世纪初，当时比尔·盖茨是首席执行官。
基于马约拉纳架构构建的百万量子比特量子计算机可以解决超出当今最强大超级计算机能力的问题。
这包括设计自愈材料、创造催化剂以分解微塑料、开发酶以在恶劣气候中提高食品生产，或暴露私人比特币密钥。
“想象一下，一个可以放在你手掌中的芯片，却能够解决即使是今天地球上所有计算机结合起来也无法解决的问题，”微软首席执行官萨提亚·纳德拉在宣布后不久在推特上写道。“这不是在炒作技术；而是在构建真正为世界服务的技术。”
当前版本的芯片包含八个拓扑量子比特，但微软声称该架构可以扩展到单个手掌大小的芯片上的一百万个量子比特。
这将突破当前量子计算的限制。
“马约拉纳（是）世界上第一个由拓扑核心驱动的量子处理单元，旨在扩展到单个芯片上的一百万个量子比特，”微软量子硬件部门的企业副总裁Chetan Nayak说。“微软正朝着在几年内而不是几十年内构建可扩展量子计算机的容错原型（FTP）而努力。”
解决量子问题？
该芯片通过在由砷化铟和铝制成的专用材料中诱导奇异的马约拉纳粒子而工作。
当冷却至接近绝对零度并用磁场调谐时，这种材料进入拓扑超导状态——不是固体、液体或气体，而是根本不同的东西。
微软声称，马约拉纳项目在使量子比特变得不那么不可预测方面取得了突破，这是量子计算面临的关键挑战之一。
“马约拉纳1使我们能够创建一个拓扑量子比特。拓扑量子比特是可靠的、小型的和可控的。这解决了在量子比特中产生错误的噪声问题，”Svore说。“这个芯片中的每一个原子都是经过精心放置的。它是从头开始构建的，完全是一种新的物质状态。”
与其他量子计算方法不同，微软的拓扑量子比特自然受到保护，能够抵御通常会干扰量子态的环境噪声。
这家软件和科技巨头声称，其新的测量技术具有检测电子计数微小变化的灵敏度——这是可靠读取量子比特状态的关键因素。
该公司的方法引起了国防高级研究计划局（DARPA）的关注，该局将微软纳入其项目，以评估创新量子技术是否能够比传统认为的更快地构建商业相关系统。
微软现在是被邀请参加DARPA未开发系统用于实用规模量子计算项目最终阶段的两家公司之一。
该公司的方法与竞争对手如谷歌和IBM显著不同，后者使用不同的量子比特技术，微软声称其架构通过使用电压脉冲（如翻动灯开关）简化了控制要求，而不是为每个量子比特使用精细调谐的模拟控制。
马约拉纳1芯片旨在适应设计用于在Azure数据中心内运行的量子系统。
微软计划通过研究合作继续完善该技术，然后再将其商业化。
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