Microsoft＆＃039; Majorana 1解释了：通往一百万QUAT的途径

萨蒂亚·纳德拉（Satya Nadella）刚刚宣布发布微软的Majorana 1，这是世界上第一个量子加工单元（QPU），该单元（QPU）由独特的“拓扑核心”架构提供动力。该公告引起了量子社区的严重兴奋。 Majorana 1是迈向量子计算的未来的一步，有望解决当今古典计算机目前太复杂的问题。这种芯片建立在拓扑Qubit上，是一种新的方法，与Google和IBM这样的竞争对手使用超导或捕获量子的竞争对手不同。让我们分解。

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• >发展历史历史
• • 核心创新：topoconductors
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• qubit Design
索赔
• > Microsoft的Majorana 1？
• end Note

什么是Majorana 1？

Microsoft的Majorana 1是一种雄心勃勃的技术，它为量子计算带来了拓扑转换。以Majorana fermion的名字命名，这是1937年由Ettore Majorimana理论上的难以捉摸的准粒子 - 芯片使用拓扑量。这些与Google和IBM常用的超导量子台或捕获量子量相距甚远。 Majorana 1旨在在单个棕榈大小的设备上扩展到一百万吨，Microsoft说，这是实现能够解决一些严重复杂的工业和社会挑战的易于故障的量子计算的关键。 我们刚刚宣布的量子计算突破的

……我们大多数人都在学习量子计算的突破……

学习有三种重要的物质类型：固体，液体和气体。今天，发生了变化。

经过近20年的追求，我们创建了一个全新的…pic.twitter.com/vp4sxmhnjc - 2025年2月19日，萨蒂亚·纳德拉（Satya Nadella）（@satyanadella）
发展历史

时间轴

：Majorana 1并不是一夜之间发生的事情。这是将近二十年研究的结果，使其成为微软运行时间最长的研发项目。这次旅行始于2005年的Q计划下，诸如Chetan Nayak（Microsoft的技术研究员和Quantum Hardware VP）等专家领导。

里程碑：

• > 2022：微软最终在纳米线中看到了Majorana零模式（MZM）的实验证据 - 较早的挫折后的关键时刻。
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• 2023：团队设法表现出对这些Majorana准颗粒的控制，验证了他们的方法。
• > 2025年2月19日>：官方揭幕仪式将在>中进行同行评审的论文，并在Q> Q会议上共享的数据。>。
团队

：有160多名研究人员，科学家和工程师从事该项目，可以肯定地说，这不是个人努力 - 这是一项巨大的，跨学科的团队的努力。

技术细节

核心创新：托托型

>是什么使这个芯片滴答呢？ Majorana 1依赖于一种称为“托托导体”（拓扑超导体）的新材料，该材料结合了砷化胺（半导体）和铝（超导体）。这些材料是通过原子使用分子束外延制成原子的，冷却至绝对零（-273°C），并用磁场调节以创建既不是固体，液体也不是气体的物质状态。

这个特殊状态使在纳米线末端创建Majorana零模式（MZM）。这些MZM具有一些独特的特性，例如非亚伯统计，这意味着它们以非本地的方式存储量子信息，从而使它们对环境噪声有抵抗力。换句话说，它们自然比传统量子台更稳定。

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Qubit Design

Majorana 1中的拓扑量表由“ H”形单元形成，由两种由微不足道的超导线连接的平行拓扑纳米线组成。微软称其为“四位”。目前，Majorana 1芯片容纳了其中的八个，但想法是在单个芯片上缩放多达一百万Quarbits，这大小与手表面或手掌的大小相比。

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>这是一个有趣的部分：与需要复杂的模拟信号的传统量子位不同，这些拓扑量表通过将量子点连接到纳米线的简单脉冲进行数字控制。这使操作更简单，更容易出现错误。

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测量突破

在众所周知的量子状态是挑剔的世界中，微软开发了一种衡量这些状态的精确方法。使用量子点（微小的电容器），它们可以在微秒中检测出奇偶校验（无论系统中有均匀数量或奇数的电子）。这使他们可以区分不同的状态，这是计算的重要步骤。

凉爽的部分？这种无损的测量支持一种“基于测量的”计算方法，该方法与许多竞争者使用的基于旋转的方法不同。

架构

Majorana 1的体系结构的设计考虑到了可扩展性。该芯片使用阵列中排列的元音（想想4×2或27×13的设置），通过晶格手术和编织转换来支持量子误差校正（QEC）。这些阵列的设计可轻松整合到Azure数据中心中，这使得与需要庞大的物理空间的竞争对手量子计算机相比，设置更紧凑。

>绩效和索赔

• >当前状态：截至目前，Majorana 1仍然是一种研究装置。它只有八个量子位 - 比IBM最新处理器或Google的Willow芯片中的156量量少。但是微软不太担心数量 - 它们都是关于质量的。>
• 错误电阻：拓扑量表受到硬件保护，这意味着它们本质上比传统量子台更稳定，这些量子通常依赖于软件驱动的误差校正。尚未披露确切的错误率，但早期数据表明稳定性有显着提高。
可伸缩性
• ：微软声称他们有一个“清晰的路径”，可以扩展到一百万吨。这是一个大胆的主张，尤其是因为其他公司估计，由于误差校正开销，要达到相同的逻辑输出将需要数千个物理Qubit。但是，Majorana 1的设计从理论上讲需要更少的物理尺子才能达到相同的结果。 >时间表
：Microsoft建议实用的量子计算可能在未来几年内到达 - 也许是到2030年。这使他们领先于Nvidia（预测15-30年）或IBM（2033）（2033年）。
• Microsoft的Majorana 1？

两个Qubit设备

：演示基于测量的Clifford操作的编织。

• 八度数组：在逻辑Qubits上实现错误校正。
• 较大的数组：作为DARPA的US2QC程序的一部分，朝着容忍故障的原型（27×13个四角子）移动，其中Microsoft是决赛。
• 商业化：尚无公司商业化日期，但微软计划在未来几年与实验室和大学共享Majoraana 1。
• 超越规模：Microsoft设想，一百万个Qubit的芯片仅仅是开始 - Nayak认为，他们将需要大约1,000芯片才能才能实现真正的公用事业规模的影响。>
> end Note

Microsoft的Majorana 1是Quantum Computing迈出的有趣的一步。虽然与Google或IBM的纯粹数字竞争可能还没有原始量子能力，但其拓扑方法具有很大的希望。如果微软可以按声称的规模扩展，那么Majorana 1可能不仅是量子盘中的另一个闪光灯，而且可能是更大的东西的开始。但是只有时间才能说明。

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