微软首款量子运算晶片 Majorana 1 登场！未来有望推动资料中心、化学与医疗突破

微软 (Microsoft) 于 2/19 发表首款量子运算晶片「Majorana 1」，表示 Majorana 1 未来可能应用在资料中心，并在化学、医疗等领域带来重大突破。

量子晶片 Majorana 1 问世，微软抢攻未来运算

微软宣布旗下首款量子运算晶片「Majorana 1」正式亮相，这款晶片搭载 8 个量子位元 (qubits)，虽然目前仅能用于简单的数学运算，但微软工程师认为，这是未来量子电脑的基础，未来可能扩展至 100 万个 qubits，远超于目前电脑的运算能力。

微软量子运算晶片「Majorana 1」登场

该研究成果已于近期发表在知名期刊《Nature》，微软副执行长 Jason Zander 表示：「早在 1937 年，科学家就已经提出这项理论，如今我们终于能够加以利用。量子电脑的实用时代，可能是在这几年内，而不是数十年后。」

量子运算技术突破，有望改变运算模式

量子运算的核心在于 qubits，它与传统电脑的 0 与 1 不同，可以同时处于 0 和 1 两种状态，能实现超越传统运算方式的计算能力。这种特性让量子电脑可以同时计算多种可能性，解决一般电脑难以处理的问题。

图为量子位元与传统电脑位元的差异。

近期 Google 也展示自家最新的量子晶片，在 5 分钟内完成了一项传统电脑可能需「超过宇宙年龄」才能解出的计算，显示量子技术已逐步向实用化迈进。然而当前量子运算的主要挑战在于「错误率」，因为量子粒子极易受到环境影响，使计算结果产生误差。

微软采用 Majorana 技术，降低量子运算错误率

微软自 2004 年开始投入量子运算研究，并选择与其他科技业者不同的路线，专注于减少计算错误，采用 Majorana 准粒子技术。Majorana 这种特殊粒子早在 1930 年代由义大利物理学家提出，微软认为它比其他技术制造的 qubits 更稳定，不容易发生数据翻转错误。

为了成功操控 Majorana，微软团队利用砷化铟 (Indium-Arsenide) 原子级材料，结合铝奈米线 (Aluminum Nanowires)，组成 H 形结构，再透过极低温度与磁场调控，在四个端点诱发 Majorana，从而形成单一 qubit，并透过微波讯号读取计算结果。这样的结构可进一步扩展，形成更大规模的量子晶片。

研究波折不断，微软终于突破技术瓶颈

微软早在 2018 年就曾宣布发现 Majorana 粒子，但随后撤回论文，表示当时的研究存在误判。历经多年的技术改进，微软最终成功测量并控制 Majorana 粒子，并将其应用于 Majorana 1 晶片，为未来大规模量子运算奠定基础。

虽然目前 Majorana 1 的运算能力仍有限，但微软的技术突破意味着量子电脑距离实用化又更进一步。随着 Google、微软等科技巨头加速研发量子技术，未来量子运算将可能颠覆传统计算模式，推动资料中心、化学研究、医疗诊断等领域发展。

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