微軟重大突破!穩(wěn)定的「天使量子位寶寶」, 一個(gè)頂一萬(wàn)個(gè)!

  • 本文來(lái)自微信公眾號(hào)【AI商業(yè)報(bào)道】

高層速讀:今日,微軟研究員在《Nature》上發(fā)文,稱(chēng)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(xiàn)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(chēng)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(chēng)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(xiàn)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?chē)镔|(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。

微軟重大突破!穩(wěn)定的「天使量子位寶寶」, 一個(gè)頂一萬(wàn)個(gè)!

▲中間灰線(xiàn)是納米導(dǎo)線(xiàn),綠色是超導(dǎo)鋁條

天使粒子是什么?

被稱(chēng)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?chē)沫h(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。

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▲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)。

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老大哥終于「重出江湖」

在量子計(jì)算研究領(lǐng)域,微軟是開(kāi)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(méi)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(shuō)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(wèn)題。」

因此,微軟把研究方向放在了其他方面,諸如量子開(kāi)發(fā)工具包和拓?fù)淞孔游坏难芯俊?/p>

微軟量子開(kāi)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(kāi)發(fā)者。2017年,微軟發(fā)布了量子開(kāi)發(fā)工具包,其中包括專(zhuān)為量子計(jì)算開(kāi)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(kāi)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(xiě),然后通過(guò)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(kāi)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(kāi)發(fā)門(mén)檻。

微軟重大突破!穩(wěn)定的「天使量子位寶寶」, 一個(gè)頂一萬(wàn)個(gè)!

除了要降低量子程序的開(kāi)發(fā)門(mén)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?chē)h(huán)境發(fā)生互動(dòng),使計(jì)算過(guò)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?chē)胍?。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。

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▲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(méi)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_(kāi)銷(xiāo)、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(shuō),拓?fù)淞孔游荒軌蛏倩ㄥX(qián),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(lèi)特殊的問(wèn)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(wèn)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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2018-03-29
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在由半導(dǎo)體和超導(dǎo)材料制作的納米導(dǎo)線(xiàn)中,研究人員將電子分為了兩半。

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