微软发现“天使粒子”马约拉纳费米子的存在证据
就在今天,微软宣布了一项量子计算的重大突破:在一条导线中,电子分为两半。微软的研究人员观察到被称为“天使粒子”的马约拉纳费米子(Majorana fermion)存在的相当有力的证据,电子在他们的导线中分裂成半体。 这一突破对于微软最终能否成功建造一台量子计算机至关重要。 IBM、谷歌、英特尔等大公司(甚至还有一些初创公司)已经造出具有多个量子位(量子比特)的量子计算机。微软看起来是落后的,它甚至没有产生过一个量子位!但是,微软正在研发自己的量子计算机,它结合brain-melting的物理机制,克服了困扰竞争对手的一大挑战。如果一切顺利的话,这将是一个非常重大的突破。 这是物理学家用来发现Majorana粒子最清晰信号的装置。中间的灰线是纳米线,绿色区域是超导铝条。Credit: Hao Zhang/QuTech 量子计算机是以量子物理学为基础的计算机,即研究微观粒子的物理学。量子计算机被用于执行普通计算机很难或不可能完成的计算。虽然谷歌有报道过72量子位的计算机,但这些都是不精确的量子位。来自外部环境的微小震动或能量都可能导致计算错误。但微软的“拓扑”量子计算机可能能够大大降低噪音。微软研究人员今年取得了一系列重要进展,包括今天发表在Nature的论文。他们认为,将在今年年底前得到可工作的量子位。 微软量子计算业务发展总监Julie Love几周前接受采访时说:“我们的一个量子位将会有1000个、甚至10000个嘈杂的量子位那样强大。” 计算机以比特(bits)作为计算单位,即二进制位,例如一枚硬币,可以是正面,也可以是反面。一个量子比特(quantum bit),或称量子位(qubit),也是一样的,只不过在计算过程中,硬币是在一个黑盒子里翻转。在操作时,你可以在硬币的每一面设置一些初始值,然后输出硬币是正面或反面的概率。只有打开盒子,你才能知道硬币的值。计算过程是通过将几个硬币同时放在盒子中,并以某种方式让它们相互作用,以让上面的初始值发生数学上的交互。现在,输出就跟所有的硬币相关,使得某些正面和反面的组合的概率更大,其他组合的概率更小。 这个系统可以用于很多事情,例如高级化学模拟、人工智能等。但关键是找到一种量子的“正面和反面”系统,在这个系统中,两种状态可以形成叠加(黑盒子)、纠缠(将硬币捆绑在一起)和干扰(硬币在盒子中纠缠时,概率发生变化)。你还必须找到一个系统,在这个系统中,即使你推(nudge)了盒子,硬币也仍会继续翻转,或者找到一种方法构建冗余(redundancies),以抵消“推”的影响。 |