微軟發表新的量子處理器（QPU） Majorana 1，尺寸僅如手掌般卻提供 100 萬量子位元運算。此量子處理器突破之處，在於研發出新材料拓撲導體（Topoconductor），進入新物質狀態 Majorana，既非固體、液體或氣體，能穩定地控制量子運算。微軟特別強調，預計幾年之內可實現量子電腦，而不是幾十年。

新材料拓撲導體創新物質狀態

微軟新的 Majorana 1 以新材料減低量子運算的錯誤率，大幅減少校正錯誤令運算效能有大突破。新材料為拓撲導體，結合半導體砷化銦和超導體鋁，以原子級別的精確度組成拓撲導線。當冷卻拓撲導線接近絕對零度，使用磁場調節，在兩端形成馬約拉納零模（Majorana Zero Mode，MZM）的拓撲導線狀態。

利用兩條拓撲導線尾端的 MZM，加上中間的量子點，能相對長時間而且穩定地保留量子狀態，並且使用微波測量量子點，得知納米導線中的量子狀態。微軟解釋，以 Majorana 來實現的量子位元比其他現有的量子電腦方案更快、體積更小、更容易控制，更能保護量子資料不受外界干擾。

突破從材料到量子電腦錯誤率

研發出新物料拓撲導體，連帶多項量子電腦技術新突破：

1. 拓撲導體：開創新物質狀態，非固體、液體或氣體，而是拓撲狀態，可產生更穩定的量子位元，可作數碼控制。
2. 數碼控制：MZM 測量方法使量子位元能夠以精確的數碼方式控制，將測量用於執行運算當中，重新定義量子運算工作方式。
3. 減低錯誤：Majorana 的拓撲架構具備穩定性，硬件層面整合抵消錯誤能力，目標錯誤率達至 0.0001%，遠低於現時約 1%。
4. 可擴展架構：Majorana 1 處理器架構提供清晰發展路線，目標將 100 萬量子位元整合到單一晶片。100 萬量子位元的運算效能概念，遠遠超越現時全球所有運算設備的效能總和。

微軟在《自然》期刊和 arXiv 上發表研發 Majorana 的論文，而行政總裁 Satya Nadella 在社交平台 LinkedIn 發長文討論這技術，提到研究近 20 年終於解鎖拓撲導體的新物質狀態。

物理學者提出質疑

然而，物理學者質疑微軟的研究成果。牛津大學理論物理學者 Steven Simon 向《自然》期刊稱：「敢打賭，他們看的就是他們以為？從實驗中無法立即確定量子位元由拓撲量子狀態構成。」

微軟自 2004 年起研究馬約拉納費米子（Majorana fermion），源自意大利理論物理學家 Ettore Majorana 在 1937 年提出的假設。這假設的馬約拉納費米子能解決量子位元不穩定的理想方案之一。

微軟的荷蘭實驗室在 2018 年宣稱觀察到馬約拉納費米子，也在《自然》發表論文。不過被科學家質疑無法複製結果，而微軟團隊重新分析原始數據，又重建原始實驗裝置，校準電導值，結果無法觀察到馬約拉納費米子，三年後申請撤回論文。 Majorana 1 發表時震撼業界，但同時再次遭科學家質疑。

業界近年競爭另一新技術量子電腦，如 Google 去年發表量子電腦處理器 Willow，改善量子糾錯，可以在 5 分鐘內完成超級電腦運算 10 澗年的任務。

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