时间：2025年2月21日  来源: 香港IDC新天域等

    近日，微软发布了其首款量子计算芯片 Majorana 1，标志着该公司在量子计算领域近二十年研究取得重大成果。微软表示，制造 Majorana 1 需要创造一种全新的物质状态 —— 拓扑态，这一突破为量子计算发展开辟新路径。

    Majorana 1 采用砷化铟（半导体）和铝（超导体），运用八个拓扑量子比特。与传统量子比特相比，基于马约拉纳费米子的拓扑量子比特更稳定，能有效降低错误率。微软在《自然》杂志发表论文，详细阐述芯片细节。

    量子计算被视为未来计算领域的重大变革，有望解决传统计算机难以处理的复杂问题，如药物研发、气候变化模拟等。不过，量子计算也面临诸多挑战，其中量子比特的控制和稳定性是关键难题。微软声称，Majorana 1 芯片在解决这些问题上取得进展，其拓扑量子比特具备更高的稳定性和更低的错误率。

    尽管 Majorana 1 芯片的量子比特数量少于谷歌和 IBM 的同类芯片，但微软认为，由于其低错误率，在构建实用量子计算机时，所需的量子比特数量将大幅减少。微软执行副总裁 Jason Zander 表示，量子计算的实用化 “是几年，而非几十年” 的事，公司计划先将量子比特数量提升至几百个，再考虑商业可靠性。

    目前，微软不打算通过 Azure 公共云向客户提供 Majorana 1 芯片服务，该芯片主要用于科研，公司将与国家实验室和大学合作开展相关研究。未来，量子计算可能与微软的人工智能业务产生协同效应，如用于构建训练 AI 模型的数据。

    量子计算领域竞争激烈，谷歌、IBM 以及 IonQ、Rigetti Computing 等公司都已开发出量子处理器。微软此次发布 Majorana 1 芯片，展示了其在量子计算领域的深厚技术积累和雄心。随着技术的不断进步，量子计算有望在未来几年内取得更大突破，为各行业带来变革性影响。

 

全球量子计算目前主要有6条主流技术路线

    一、技术路线及代表机构

    1、超导量子计算

   原理：基于超导材料中的约瑟夫森结构，通过微波信号操控量子比特。

   代表机构：IBM（433量子比特芯片“鱼鹰”）

    谷歌（实现“量子霸权”的53量子比特芯片）

    中国科大（“祖冲之三号”105量子比特芯片）

    本源量子（“悟空芯”72量子比特芯片）

   2、离子阱量子计算

    原理：利用电磁场捕获带电离子，通过激光操控量子态。

    代表机构：霍尼韦尔量子（高精度离子阱系统）

    IonQ（模块化离子阱芯片）

    3、光量子计算

    原理：以光子为量子比特，通过光学器件实现量子操作。

    代表机构：中国科大（“九章三号”255光子系统）

    Xanadu（Borealis光量子计算机）

    4、中性原子量子计算

原理：通过光镊捕获中性原子，利用原子能级编码量子信息。

    代表机构：Atom Computing（1225原子阵列原型机）

    5、硅量子点量子计算

    原理：基于硅材料中的电子自旋或空穴作为量子比特。

    代表机构：英特尔（12量子比特硅芯片“Tunnel Falls”）

    6、拓扑量子计算

    原理：利用拓扑物态（如马约拉纳费米子）实现抗干扰量子比特。

    代表机构：微软（拓扑量子比特研发）

    二、技术路线对比与“优劣”判断

    1、超导 vs 光量子

    超导：技术成熟度最高（如IBM 1121量子比特芯片），适合通用计算。

    光量子：在特定任务（如高斯玻色采样）上速度优势显著（如“九章三号”1微秒完成经典超算200亿年任务）。

    结论：超导更通用，光量子在特定领域潜力更大。

    2、离子阱/中性原子

    优势：量子比特稳定性高（离子阱置信度达99.99%），中性原子可扩展性强。

    局限：扩展性仍受制于激光控制复杂度。

    3、拓扑量子

    潜力：理论上抗干扰性最强，但尚未实现物理原型机。