每經(jīng)編輯 畢陸名

微軟公司（MSFT，股價(jià)：414.770美元；總市值：3.083萬億美元）周三宣布推出該公司首款量子計(jì)算芯片，名叫Majorana 1。

微軟表示，其Majorana 1芯片在一塊便簽紙大小的硬件上集成了8個(gè)量子比特（qubits），這些是量子計(jì)算的基本構(gòu)建單元。微軟設(shè)想，未來該芯片最終能容納100萬個(gè)量子比特。

目前，該芯片的能力僅限于解決數(shù)學(xué)問題，以證明其可控性。但微軟的工程師表示，它的發(fā)展已經(jīng)足夠成熟，可以作為未來量子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。

微軟表示，通過這個(gè)“全球首款拓?fù)浼軜?gòu)量子芯片”，開發(fā)出能解決“有意義工業(yè)規(guī)模問題”的量子計(jì)算機(jī)，將是未來幾年就能實(shí)現(xiàn)的事情，而不是科學(xué)界此前預(yù)期的幾十年。

圖片來源：每日經(jīng)濟(jì)新聞（資料圖）

作為這項(xiàng)技術(shù)突破的大背景，量子計(jì)算機(jī)的核心是量子比特（qubits），這是量子計(jì)算中的信息單位，類似于今天計(jì)算機(jī)使用的二進(jìn)制。問題在于，量子比特相當(dāng)脆弱，并且對(duì)環(huán)境噪聲非常敏感，可能導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)丟失——對(duì)于計(jì)算機(jī)來說是毀滅性的結(jié)果。這也是量子計(jì)算目前發(fā)展緩慢的核心矛盾。

對(duì)于正在開發(fā)量子計(jì)算機(jī)的微軟、谷歌、IBM來說，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)在可控大小的芯片上容納100萬個(gè)量子比特——俗稱通用容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)。

為了解決這個(gè)問題，微軟花了17年時(shí)間交出了目前的答卷：通過創(chuàng)造所謂的“世界首個(gè)拓?fù)潴w”，得以觀察和控制馬約拉納粒子，從而產(chǎn)生更可靠和可擴(kuò)展的量子比特。

微軟研究員Krysta Svore介紹稱，正確選擇材料堆棧以產(chǎn)生拓?fù)湮飸B(tài)是最困難的部分之一。Svore表示：“我們實(shí)際上是逐個(gè)原子進(jìn)行噴涂的，這些材料必須完美對(duì)齊。如果材料堆中有太多缺陷，就會(huì)毀掉你的量子比特。”

微軟解釋稱，當(dāng)拓?fù)鋵?dǎo)體線材被冷卻到接近絕對(duì)零度并通過磁場(chǎng)調(diào)諧時(shí)，會(huì)在兩端形成馬約拉納零能模（MZMs）。馬約拉納量子比特比其他替代品更穩(wěn)定。它們快速、小巧且可以數(shù)字控制，并具有獨(dú)特的屬性，可以保護(hù)量子信息。

在Majorana 1芯片上，微軟將拓?fù)鋵?dǎo)體納米線連接在一起形成一個(gè)“H”，每個(gè)單元有四個(gè)可控的馬約拉納粒子，構(gòu)成一個(gè)量子比特。“H”單元可以連接，微軟已經(jīng)成功將8個(gè)單元放置在一塊芯片中。通過這種方式，微軟使得量子比特能夠以數(shù)字方式進(jìn)行控制，重新定義并大大簡(jiǎn)化了量子計(jì)算的工作方式。

除了制造馬約拉納粒子外，微軟現(xiàn)在也具備從中測(cè)量信息的能力。微軟表示，新的測(cè)量方法可以精確到檢測(cè)超導(dǎo)線中十億個(gè)和十億零一個(gè)粒子之間的差異——這會(huì)告訴計(jì)算機(jī)量子比特處于什么狀態(tài)，并為量子計(jì)算奠定基礎(chǔ)。測(cè)量可以通過電壓脈沖開關(guān)來開啟和關(guān)閉，簡(jiǎn)化了量子計(jì)算的過程和構(gòu)建可擴(kuò)展機(jī)器的物理要求。

當(dāng)然，微軟最終的目標(biāo)依然是在巴掌大的芯片上，放入100萬個(gè)量子比特。

微軟表示，通過量子計(jì)算的強(qiáng)大算力，可以幫助科學(xué)家解決“材料為什么會(huì)被腐蝕、斷裂”，從而開發(fā)出能自動(dòng)修復(fù)橋梁、飛機(jī)部件裂紋、破碎手機(jī)屏幕的自愈材料。

量子計(jì)算也能全面釋放AI的潛能?？茖W(xué)家和開發(fā)者能夠用簡(jiǎn)單的語言來描述他們想要?jiǎng)?chuàng)造的新材料或者分子，并能立即得到答案，無需猜測(cè)或多年的試錯(cuò)。

微軟的最新公告帶動(dòng)量子計(jì)算概念齊漲。截至收盤，Quantum Computing漲超7%、D-Wave Quantum漲超8%。

除了量子芯片，微軟周三還發(fā)布了Muse AI，該模型能夠理解并生成復(fù)雜的游戲序列，同時(shí)保持一致的物理規(guī)律和角色行為，用于創(chuàng)建視頻游戲場(chǎng)景。這款工具的數(shù)據(jù)來自Xbox玩家和他們的游戲手柄。

讓AI能夠像人類一樣理解和交互三維空間一直是AI領(lǐng)域被認(rèn)為遙不可及的目標(biāo)。但微軟表示，Muse通過觀察Xbox游戲《Bleeding Edge》長(zhǎng)達(dá)七年的玩家操作記錄，不同于傳統(tǒng)依賴文本或靜態(tài)圖像的AI模型，可以實(shí)現(xiàn)“實(shí)際理解”（practical understanding）、掌握物體、角色和環(huán)境如何在三維空間中隨時(shí)間互動(dòng)。

媒體報(bào)道稱，微軟的研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)Muse時(shí)，采用了最通用的數(shù)據(jù)格式，即“人類接口”（human interface）——結(jié)合視覺數(shù)據(jù)和控制器操作來訓(xùn)練AI模型。這使得Muse能夠生成最長(zhǎng)達(dá)兩分鐘的連貫游戲序列，而這在三維世界中維持物理一致性和角色行為穩(wěn)定性是一個(gè)重要的技術(shù)成就。

該系統(tǒng)僅需一秒鐘的游戲畫面作為輸入，就能生成符合物理規(guī)律的復(fù)雜場(chǎng)景。

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封面圖片來源：每日經(jīng)濟(jì)新聞