微軟公司周三宣布推出該公司首款量子計(jì)算芯片，名叫Majorana 1。

微軟表示，其Majorana 1芯片在一塊便簽紙大小的硬件上集成了8個量子比特（qubits），這些是量子計(jì)算的基本構(gòu)建單元。微軟設(shè)想，未來該芯片最終能容納100萬個量子比特。目前，該芯片的能力僅限于解決數(shù)學(xué)問題，以證明其可控性。但微軟的工程師表示，它的發(fā)展已經(jīng)足夠成熟，可以作為未來量子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。

分析認(rèn)為，微軟的這一宣布表明，該公司工程師已經(jīng)找到了一種方法，可以在量子計(jì)算所需的粒子中構(gòu)建一個系統(tǒng)，未來可能用于數(shù)據(jù)中心，并推動化學(xué)、醫(yī)療等領(lǐng)域的進(jìn)步。關(guān)于該芯片的部分研究成果，微軟稱之為“拓?fù)鋵?dǎo)體”（topoconductor），并于周三發(fā)表在《自然（Nature）》期刊上。目前很難確定它在開發(fā)更強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)中的核心作用，但微軟及其技術(shù)同行如IBM和谷歌正大量投資于建設(shè)實(shí)用的量子系統(tǒng)。

負(fù)責(zé)推進(jìn)量子計(jì)算和其他前沿技術(shù)商業(yè)化的微軟執(zhí)行副總裁Jason Zander說，“科學(xué)家早在1937年就提出了這個理論，我們花了近100年的時(shí)間來證明它。現(xiàn)在，我們可以利用它。很多人猜測我們距離真正的量子計(jì)算還有幾十年，但我們認(rèn)為更可能是幾年。“

量子計(jì)算的突破性進(jìn)展

盡管量子計(jì)算的突破已經(jīng)被預(yù)測了近十年，但最近幾個月的多項(xiàng)公告表明，這項(xiàng)技術(shù)正在逐步接近實(shí)際應(yīng)用。

與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)架構(gòu)不同，無論是iPhone還是數(shù)據(jù)中心的超級計(jì)算機(jī)，所有計(jì)算機(jī)都以比特（bits）處理信息，每個比特要么是0，要么是1。然而，量子比特（qubits） 表示的是0和1的概率狀態(tài)，在某些情況下，它們可以同時(shí)表現(xiàn)為0和1。

由于這種靈活性，一串量子比特可以同時(shí)計(jì)算多個可能性，從而解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)因其嚴(yán)格受限于0和1而無法處理的問題。例如，Alphabet在去年12月宣布，其最新的量子芯片用5分鐘解決了一個問題，而傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)可能需要比宇宙的年齡還長的時(shí)間才能計(jì)算出來。

然而，谷歌、微軟以及眾多專注于量子計(jì)算的初創(chuàng)公司都面臨著一個共同的難題——量子計(jì)算的高錯誤率。

例如，量子比特的生成和電子控制需要在極低溫度和無噪音環(huán)境下進(jìn)行，因?yàn)槿魏味嘤嗟臒崃炕蚵暡ǘ伎赡軐?dǎo)致錯誤。在實(shí)驗(yàn)過程中，這些量子粒子可能在不到一秒鐘的時(shí)間內(nèi)“閃現(xiàn)”并消失，而糾正這些錯誤的難度甚至比創(chuàng)造這些粒子本身更大。

微軟的獨(dú)特路徑：Majorana量子比特

微軟自2004年起就開始研究量子計(jì)算，并采用了一種不同于大多數(shù)公司的方法，重點(diǎn)關(guān)注如何減少計(jì)算誤差，特別是利用Majorana準(zhǔn)粒子（Majorana quasiparticles），這一概念最早由意大利物理學(xué)家Majorana在1930年代提出。

微軟認(rèn)為，與其他方法生成的量子比特相比，Majorana量子比特更不容易受到比特翻轉(zhuǎn)（即0和1之間的無意轉(zhuǎn)換）的影響，因此能提供更穩(wěn)定的計(jì)算能力。

為了隔離和控制Majorana準(zhǔn)粒子，微軟逐個原子地組裝了一系列砷化銦（indium-arsenide）材料，并將鋁（aluminum）納米線連接成一個H型結(jié)構(gòu)。當(dāng)該結(jié)構(gòu)被冷卻到接近絕對零度并受到磁場的精確調(diào)控時(shí)，Majorana準(zhǔn)粒子會在字母“H”的四個端點(diǎn)形成，從而生成一個量子比特。該量子比特通過微波信號發(fā)出可讀的0和1，并且該結(jié)構(gòu)可以在芯片上重復(fù)部署，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成。

仍屬早期研究狀態(tài) 但帶動量子計(jì)算概念股走高

根據(jù)報(bào)道，與微軟計(jì)劃通過Azure公有云提供其定制人工智能芯片MAIa 100不同，微軟目前不會讓客戶使用Majorana 1芯片。相反，該芯片是朝著在單個芯片上實(shí)現(xiàn)百萬量子比特目標(biāo)邁出的重要一步，這一目標(biāo)基于長期的物理研究。

此外，微軟并未依賴臺積電（TSMC）或其他公司進(jìn)行芯片制造，而是在美國本土自行制造Majorana 1的組件。這主要得益于該芯片仍處于小規(guī)模研究階段。

微軟執(zhí)行副總裁Jason Zander在接受媒體采訪時(shí)表示：

與此同時(shí)，微軟將與國家實(shí)驗(yàn)室和高校合作，利用Majorana 1開展研究。

盡管當(dāng)前重點(diǎn)是研究，但投資者對量子計(jì)算的興趣極大。微軟發(fā)布Majorana 1芯片後，IonQ和Rigetti股價(jià)分別跳漲3%和6%左右。

IonQ的股價(jià)在2024年上漲了237%，而Rigetti股價(jià)飆升近1500%。兩家公司在2024年第三季度的總收入為1480萬美元。此外，今年1月，微軟發(fā)布博文，稱2025年是“做好量子計(jì)算準(zhǔn)備的一年”，進(jìn)一步推動了相關(guān)股票上漲。

分析認(rèn)為，量子計(jì)算可能不會成為一個獨(dú)立的計(jì)算領(lǐng)域，而是提升微軟其他業(yè)務(wù)，例如人工智能（AI）。微軟的AI業(yè)務(wù)年化收入已超過130億美元，Zander表示，量子計(jì)算機(jī)可以生成數(shù)據(jù)，用于訓(xùn)練AI模型。

微軟發(fā)布Muse AI：如何“看、學(xué)、玩”得像人類

除了量子芯片，微軟周三還發(fā)布了Muse AI，該模型能夠理解并生成復(fù)雜的游戲序列，同時(shí)保持一致的物理規(guī)律和角色行為，用于創(chuàng)建視頻游戲場景。這款工具的數(shù)據(jù)來自Xbox玩家和他們的游戲手柄。

讓AI能夠像人類一樣理解和交互三維空間一直是AI領(lǐng)域被認(rèn)為遙不可及的目標(biāo)。但微軟表示，Muse通過觀察Xbox游戲《Bleeding Edge》長達(dá)七年的玩家操作記錄，不同于傳統(tǒng)依賴文本或靜態(tài)圖像的AI模型，可以實(shí)現(xiàn)“實(shí)際理解”（practical understanding）、掌握物體、角色和環(huán)境如何在三維空間中隨時(shí)間互動。

微軟研究院高級首席研究經(jīng)理Katja Hofmann在接受媒體采訪時(shí)表示：

媒體報(bào)道稱，微軟的研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)Muse時(shí)，采用了最通用的數(shù)據(jù)格式，即“人類接口”（human interface）——結(jié)合視覺數(shù)據(jù)和控制器操作來訓(xùn)練AI模型。這使得Muse能夠生成最長達(dá)兩分鐘的連貫游戲序列，而這在三維世界中維持物理一致性和角色行為穩(wěn)定性是一個重要的技術(shù)成就。

該系統(tǒng)僅需一秒鐘的游戲畫面作為輸入，就能生成符合物理規(guī)律的復(fù)雜場景。

然而，該技術(shù)仍然存在一定局限性。Hofmann表示，

網(wǎng)友：不是我不明白，這世界變化快

微軟量子芯片的出爐，讓一些網(wǎng)友感嘆科技發(fā)展太快：

還有網(wǎng)友表示，雖然量子計(jì)算距離走入人類日常還很遠(yuǎn)，但影響力不可小覷，這將進(jìn)一步加速AI的發(fā)展，十年后的世界將完全不同。

也有網(wǎng)友對量子比特的不穩(wěn)定性感到擔(dān)憂：

還有網(wǎng)友對量子計(jì)算的安全問題感到擔(dān)憂：

【來源：華爾街見聞】