向可扩展量子计算迈出重要一步，“马约拉纳零模”现象证据发现

• 2022-03-16 05:26:41 来源：科技日报

微软创造出具有马约拉纳零模和可测量拓扑间隙的量子相位的设备，为创建拓扑量子比特和可扩展性量子计算机铺平了道路。图片来源：微软创新故事网站

科技日报实习记者 张佳欣

据微软创新故事网站14日最新消息，微软Azure量子系统朝着创建拓扑量子位迈出了关键一步，其研究人员发现了被称为“马约拉纳零模”现象的证据，构建了可扩展的拓扑量子比特，这是其建造通用量子计算机计划的关键，或将为拓扑量子计算铺平道路。

量子计算本身就是一个奇怪的概念：与经典计算的1或0相比，量子计算同时处理量子比特，即可以同时表示1和0，直到结果被读出。

微软正试图为“全栈”量子计算系统构建硬件和软件，这些系统可以承担更广泛的应用。微软公司选择了一种特别的技术策略，包括在拓扑超导导线上诱导量子态。为了保持这些量子态的稳定，这些导线将在两端放置马约拉纳零模。

拓扑量子比特是微软构建量子计算机方法的基础，预计该计算机比使用其他类型的已知量子比特构建的机器更稳定，可扩展性“无与伦比”。与目前正在开发的其他类型的量子比特相比，拓扑量子比特有望使计算机运行速度更快、体积更小并且更不容易丢失信息。微软认为，创建更稳定的拓扑量子比特是构建工业规模量子机器的最清晰、最快的途径。

此次，微软创造和维持具有马约拉纳零模和可测量拓扑间隙的量子相位的能力消除了产生拓扑量子比特的最大障碍。

自1937年以来，马约拉纳零模一直是理论感兴趣的话题，但几十年来，它们一直只停留在理论领域。马约拉纳零模的特异之处在于它具有非阿贝尔统计特性，可以用来实现拓扑量子计算。拓扑量子计算机的优势是，它对外在噪声的抵抗力比普通的量子计算机更强，更具鲁棒性。

去年，研究人员对微软Azure量子系统的实验量子设备的数据分析发现，有迹象表明，在一根精确调谐的纳米线的两端都存在马约拉纳零模。电导数据中的其他信号指向了所谓的拓扑间隙的打开和关闭——这是另一个表明探测成功的迹象。

微软表示，硬件团队已经邀请了一个外部专家委员会来审查和验证这些发现。尽管还需更多研究来创建拓扑量子比特和可扩展量子计算机，但他们相信自己已经走在了正确的道路上。

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