微软近日推出了Majorana 1 芯片，这是世界上第一个由新的拓扑核心结构提供支持的量子芯片。

它利用了世界上第一个拓扑导体，这是一种突破性的材料，可以观察和控制马约拉纳粒子，以产生更可靠、更可扩展的量子比特，而量子比特是量子计算机的基石。

微软表示，就像半导体的发明使今天的智能手机、电脑和电子产品成为可能一样，拓扑导体及其所支持的新型芯片为开发可扩展到一百万个量子比特并能够解决最复杂的工业和社会问题的量子系统提供了一条途径。

微软表示，用于开发 Majorana 1 处理器的这种新架构为将一百万个量子比特装入手掌大小的单个芯片提供了一条清晰的路径。这是量子计算机提供变革性现实世界解决方案所需的门槛——例如将微塑料分解成无害的副产品或发明用于建筑、制造或医疗保健的自修复材料。世界上所有当前运行的计算机无法完成一百万个量子比特的量子计算机能够完成的工作。

拓扑导体或拓扑超导体是一种特殊的材料类别，可以创造一种全新的物质状态——不是固体、液体或气体，而是一种拓扑状态。利用这一点可以生成更稳定的量子比特，它速度快、体积小，而且可以进行数字控制，而无需像目前的替代方案那样进行权衡。周三发表在《自然》杂志上的一篇新论文概述了微软研究人员如何能够创建拓扑量子比特的奇异量子特性并准确测量它们，这是实现实用计算的必要步骤。

这一突破需要开发一种全新的材料堆栈，由砷化铟和铝制成，其中大部分材料都是微软逐个原子设计和制造的。微软表示，目标是诱导出名为马约拉纳的新量子粒子，并利用它们的独特性质，进入量子计算的下一个领域。

具有商业重要性的应用还需要对一百万个量子比特进行数万亿次操作，而目前依赖于对每个量子比特进行微调模拟控制的方法将无法实现。微软团队的新测量方法使量子比特能够进行数字控制，重新定义并大大简化了量子计算的工作方式。

这一进展验证了微软多年前选择进行拓扑量子比特设计的正确性——这是一项高风险、高回报的科学和工程挑战，现在正在获得回报。如今，该公司已将八个拓扑量子比特放置在一个旨在扩展到一百万的芯片上。