Microsoft＆＃039; Majorana 1解釋了：通往一百萬QUAT的途徑

薩蒂亞·納德拉（Satya Nadella）剛剛宣布發布微軟的Majorana 1，這是世界上第一個量子加工單元（QPU），該單元（QPU）由獨特的“拓撲核心”架構提供動力。該公告引起了量子社區的嚴重興奮。 Majorana 1是邁向量子計算的未來的一步，有望解決當今古典計算機目前太複雜的問題。這種芯片建立在拓撲Qubit上，是一種新的方法，與Google和IBM這樣的競爭對手使用超導或捕獲量子的競爭對手不同。讓我們分解。

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• >發展歷史歷史
• • 核心創新：topoconductors
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• qubit Design
索賠
• > Microsoft的Majorana 1？
• end Note

什麼是Majorana 1？

Microsoft的Majorana 1是一種雄心勃勃的技術，它為量子計算帶來了拓撲轉換。以Majorana fermion的名字命名，這是1937年由Ettore Majorimana理論上的難以捉摸的準粒子 - 芯片使用拓撲量。這些與Google和IBM常用的超導量子台或捕獲量子量相距甚遠。 Majorana 1旨在在單個棕櫚大小的設備上擴展到一百萬噸，Microsoft說，這是實現能夠解決一些嚴重複雜的工業和社會挑戰的易於故障的量子計算的關鍵。 我們剛剛宣布的量子計算突破的

……我們大多數人都在學習量子計算的突破……

學習有三種重要的物質類型：固體，液體和氣體。今天，發生了變化。

經過近20年的追求，我們創建了一個全新的…pic.twitter.com/vp4sxmhnjc - 2025年2月19日，薩蒂亞·納德拉（Satya Nadella）（@satyanadella）
發展歷史

時間軸

：Majorana 1並不是一夜之間發生的事情。這是將近二十年研究的結果，使其成為微軟運行時間最長的研發項目。這次旅行始於2005年的Q計劃下，諸如Chetan Nayak（Microsoft的技術研究員和Quantum Hardware VP）等專家領導。

里程碑：

• > 2022：微軟最終在納米線中看到了Majorana零模式（MZM）的實驗證據 - 較早的挫折後的關鍵時刻。
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• 2023：團隊設法表現出對這些Majorana準顆粒的控制，驗證了他們的方法。
• > 2025年2月19日>：官方揭幕儀式將在>中進行同行評審的論文，並在Q> Q會議上共享的數據。 >。
團隊

：有160多名研究人員，科學家和工程師從事該項目，可以肯定地說，這不是個人努力 - 這是一項巨大的，跨學科的團隊的努力。

技術細節

核心創新：托托型

>是什麼使這個芯片滴答呢？ Majorana 1依賴於一種稱為“托托導體”（拓撲超導體）的新材料，該材料結合了砷化胺（半導體）和鋁（超導體）。這些材料是通過原子使用分子束外延製成原子的，冷卻至絕對零（-273°C），並用磁場調節以創建既不是固體，液體也不是氣體的物質狀態。

這個特殊狀態使在納米線末端創建Majorana零模式（MZM）。這些MZM具有一些獨特的特性，例如非亞伯統計，這意味著它們以非本地的方式存儲量子信息，從而使它們對環境噪聲有抵抗力。換句話說，它們自然比傳統量子台更穩定。

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Qubit Design

Majorana 1中的拓撲量表由“ H”形單元形成，由兩種由微不足道的超導線連接的平行拓撲納米線組成。微軟稱其為“四位”。目前，Majorana 1芯片容納了其中的八個，但想法是在單個芯片上縮放多達一百萬Quarbits，這大小與手錶面或手掌的大小相比。

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>這是一個有趣的部分：與需要復雜的模擬信號的傳統量子位不同，這些拓撲量表通過將量子點連接到納米線的簡單脈衝進行數字控制。這使操作更簡單，更容易出現錯誤。

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測量突破

在眾所周知的量子狀態是挑剔的世界中，微軟開發了一種衡量這些狀態的精確方法。使用量子點（微小的電容器），它們可以在微秒中檢測出奇偶校驗（無論系統中有均勻數量或奇數的電子）。這使他們可以區分不同的狀態，這是計算的重要步驟。

涼爽的部分？這種無損的測量支持一種“基於測量的”計算方法，該方法與許多競爭者使用的基於旋轉的方法不同。

架構

Majorana 1的體系結構的設計考慮到了可擴展性。該芯片使用陣列中排列的元音（想想4×2或27×13的設置），通過晶格手術和編織轉換來支持量子誤差校正（QEC）。這些陣列的設計可輕鬆整合到Azure數據中心中，這使得與需要龐大的物理空間的競爭對手量子計算機相比，設置更緊湊。

>績效和索賠

• >當前狀態：截至目前，Majorana 1仍然是一種研究裝置。它只有八個量子位 - 比IBM最新處理器或Google的Willow芯片中的156量量少。但是微軟不太擔心數量 - 它們都是關於質量的。 >
• 錯誤電阻：拓撲量表受到硬件保護，這意味著它們本質上比傳統量子台更穩定，這些量子通常依賴於軟件驅動的誤差校正。尚未披露確切的錯誤率，但早期數據表明穩定性有顯著提高。
可伸縮性
• ：微軟聲稱他們有一個“清晰的路徑”，可以擴展到一百萬噸。這是一個大膽的主張，尤其是因為其他公司估計，由於誤差校正開銷，要達到相同的邏輯輸出將需要數千個物理Qubit。但是，Majorana 1的設計從理論上講需要更少的物理尺子才能達到相同的結果。 >時間表
：Microsoft建議實用的量子計算可能在未來幾年內到達 - 也許是到2030年。這使他們領先於Nvidia（預測15-30年）或IBM（2033）（2033年）。
• Microsoft的Majorana 1？

兩個Qubit設備

：演示基於測量的Clifford操作的編織。

• 八度數組：在邏輯Qubits上實現錯誤校正。
• 較大的數組：作為DARPA的US2QC程序的一部分，朝著容忍故障的原型（27×13個四角子）移動，其中Microsoft是決賽。
• 商業化：尚無公司商業化日期，但微軟計劃在未來幾年與實驗室和大學共享Majoraana 1。
• 超越規模：Microsoft設想，一百萬個Qubit的芯片僅僅是開始 - Nayak認為，他們將需要大約1,000芯片才能才能實現真正的公用事業規模的影響。 >
> end Note

Microsoft的Majorana 1是Quantum Computing邁出的有趣的一步。雖然與Google或IBM的純粹數字競爭可能還沒有原始量子能力，但其拓撲方法具有很大的希望。如果微軟可以按聲稱的規模擴展，那麼Majorana 1可能不僅是量子盤中的另一個閃光燈，而且可能是更大的東西的開始。但是只有時間才能說明。

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