微軟量子計算在核心元件中的發(fā)展如何

（文章來源：網(wǎng)易科技）

據(jù)外媒報道，谷歌剛剛宣布實現(xiàn)了“量子霸權(quán)”(quantum supremacy)，這個里程碑可以讓量子計算機以當(dāng)今技術(shù)無法想象的速度進行計算。但微軟希望自己在重新設(shè)計量子計算的核心元素--量子比特(Qubit)方面取得更大進展。

微軟始終在研究名為拓撲量子比特（topological qubit）的技術(shù)，并預(yù)計其將為量子計算帶來無法想象的好處。微軟量子計算軟件部門總經(jīng)理克里斯塔·斯沃爾(Krysta Svore)表示，在花了五年時間搞清楚拓撲量子比特所需的復(fù)雜硬件后，該公司近乎準(zhǔn)備好將它們投入使用。

傳統(tǒng)計算機將數(shù)據(jù)存儲為表示0或1的位。然而，通過被稱為“疊加”的特殊量子物理原理，量子比特可以同時存儲0和1的組合。量子比特還可以通過與另一種叫做“糾纏”的現(xiàn)象相結(jié)合，使得量子計算機能夠同時探索一個問題的大量可能解決方案。

然而，量子計算面臨的一個基本問題是量子比特很容易受到干擾，這就是為何量子計算機的核心被安置在巨大冷藏容器中的原因。然而，即使有了這種隔離，單個量子比特今天也只能在幾分之一秒內(nèi)完成有用的工作。為了進行補償，量子計算機設(shè)計者計劃采用名為糾錯的技術(shù)，將許多量子比特連接起來，形成一個稱為邏輯量子比特的有效量子比特。其思想是，即使邏輯量子比特的許多基本物理量子比特誤入歧途時，邏輯量子比特依然可以執(zhí)行有用的處理工作。

微軟拓撲量子比特的主要優(yōu)勢在于，制造一個邏輯量子比特所需的物理量子比特較少。具體地說，使用微軟的拓撲量子比特，一個邏輯量子比特需要10到100個物理量子比特。相比之下，其他方法大約需要1000到20000個物理量子比特。這意味著，利用微軟技術(shù)構(gòu)建的量子計算機只需更少的量子比特就能變得更實用。

與之相比，谷歌的量子計算芯片Sycamore使用了53個物理量子比特。對于重要的量子計算工作，研究人員希望達到至少100萬量子比特的水平。

不過，微軟拓撲量子比特的一個缺點是它們還不能使用。替代設(shè)計可能不能很好地工作，但它們目前正在現(xiàn)實世界中進行測試。微軟希望將其技術(shù)應(yīng)用于幫助解決化學(xué)問題，如更有效地制造化肥，或安排卡車加速運輸和減少交通擁堵。

微軟也在努力改進量子計算的其他方面，比如控制系統(tǒng)。在今天的量子計算機中，它是由數(shù)百根電線組成的復(fù)雜系統(tǒng)，每根電線都是昂貴的同軸電纜，用來與量子比特通信。微軟的最新量子計算機控制系統(tǒng)，使用的電線要少得多，從216根降到只有3根。

（責(zé)任編輯：fqj）