微软（Microsoft）的科学家们发明了一种量子处理器，它左右了一种荒僻的物资现象，这种现象在20世纪30年代初次被表面化，为在几年内制造出领有100万个量子比特的处理器铺平了谈路。

微软的科学家们左右一种特地的材料制造了一种新的量子推敲芯片，这种材料大约参预一种新的物资现象。这一冲破可能使沟通东谈主员大约比大家展望的更快地制造出具有数百万可靠量子位的单个芯片 —— 可能只需要几年而不是几十年。

新的量子处理单位（QPU）被称为“马约拉纳1号（Majorana 1）”，是一个8量子位的原型芯片，由天下上第一种此类材料 —— 拓扑导体（topoconductor）建造而成。这不错达到物资的“拓扑”现象，并在适当的条目下左右量子力学定律，以便在量子推敲机中处理1和0的推敲数据。

这种新式量子比特被称为“拓扑量子比特（topological qubit）”，它比超导金属制成的量子比特更沉稳、更小、耗电更少，何况更具可膨胀性。超导金属是谷歌、IBM和微软等公司制造的量子推敲机中最常用的量子比特类型。

“咱们退一步说，‘好吧，让咱们为量子时间发明晶体管吧。它需要有什么属性？’”微软期迤逦洽员、加州大学圣巴巴拉分校物理学教师切坦·纳亚克在一份声明中说。“这便是咱们若何走到这一步的 —— 恰是咱们新材料堆栈中的特地组合、质料和紧迫细节，使一种新式量子比特成为可能，并最终成为咱们的总共这个词架构。”

在沟通东谈主员初次使用该结构明确地不雅察和终结一种具有特地性质的奥妙亚原子粒子（称为“马约拉纳费米子”或“马约拉纳零模式”（MZM））之后，这种QPU的制造才成为可能，这种粒子被数学家埃托雷·马约拉纳于1937年表面化。

科学家们此前曾试图制造马约拉纳费米子，用于一种新式量子推敲。对马约拉纳费米子过头在量子推敲机中的应用的探索跳跃了多年，包括2012年和2024年4月对该粒子的发现。2023年6月，科学家还发表了一项沟通，通告发现了物资的拓扑现象。

马约拉纳的表面提议，一个粒子不错是它我方的反粒子。这意味着表面上不错把两个这么的粒子都集在一都，它们要么在渊博的能量开释中互相湮灭（这是普通的），要么在配对时沉稳共存 —— 为它们存储量子信息提供了条目。

这些亚原子粒子在当然界中是不存在的，是觉得了使它们成为实际，微软的科学家们必须在材料科学、制造形势和测量期间方面赢得一系列冲破。他们在2月19日发表在《当然》杂志上的一项新沟通中空洞了这些发现 —— 这是一个长达17年的模式的热潮。

这是一个“量子时间的晶体管”

这些发现中最主要的是创造了这种特地的拓扑导体，它被用作量子比特的基础。科学家们将砷化铟（频繁用于夜视镜等建造）制成的半导体与铝超导体都集在一都，用材料堆构建了拓扑导体。

沟通东谈主员需要这些身分的正确组合，来触发所需的过渡到新的物资拓扑现象。他们还需要创造相当特地的条目来终结这一指标 —— 即接近弥漫零度的温度和判辨在磁场中的条目。惟有这么，他们才略使MZM出现。

为了构建一个小于10微米的量子位 —— 比超导量子位小得多 —— 科学家们将一组纳米线陈列成H形，其中两根较长的拓扑导电线在中心由一根超导线衔接。接下来，他们通过冷却结构并用磁场蜕变结构，在H的总共四个点上联结出四个MZMs。临了，为了测量建造何时不错运转的信号，他们将H与半导体量子点衔接起来 —— 至极于一个佩戴电荷的小电容器。

拓扑导体与超导体的不同之处在于，当负载一个不行对的电子时，它们的行动方式不同。在超导体中，电子频繁与奇数电子（任何未配对的电子）配对，需要大都的能量来容纳，或者参预引发态。基态和引发态之间的能量各异是超导量子比特中1和0数据的基础。

像超导体不异，拓扑导体使用未配对电子的存在或不存在动作推敲数据的1和0，但这种材料不错通过在成对电子之间分享它们的存在来“隐私”未配对电子。这意味着当未配对电子加入系统时，莫得可测量的能量各异，使量子比特在硬件层面更沉稳，并保护量子信息。关系词，这也意味着更难测量量子位的量子态。

这便是量子点的用武之地。科学家们将一个电子从量子点放射到导线的一端，通过MZM，然后从另一端通过另一个MZM出现。在此经过中，通过用微波轰击量子点，复返的反射带着纳米线量子态的钤记。

科学家在沟通中暗意，这种测量的准确度约为99%，并指出电磁辐射是平均每毫秒触发一次误差的外部因素之一。科学家们说，这种情况很稀有，这标明新式处理器的固有屏蔽能灵验地起义辐射。

通往一百万个量子比特的谈路

“这很复杂，因为咱们必须展示一种新的物资现象才略到达那边，但在那之后，它就至极肤浅了。”它被铺平了。微软首席沟通司理克里斯塔·斯沃（Krysta Svore）在声明中说：“你有了这个更肤浅的架构，就有了更快的膨胀旅途。”

克里斯塔·斯沃补充说，这种新的量子比特架构，被称为“拓扑中枢”，代表了创造可行的100万量子比特量子推敲机的第一步 —— 将其创造比作20世纪从使用真空管到晶体管建造推敲机的转换。

科学家们在沟通中说，这要归功于量子比特的尺寸更小，质料更高，何况由于量子比特像瓷砖不异组合在一都，它们不错很容易地膨胀。

在接下来的几年里，科学家们蓄意制造一个领有一百万个物理量子比特的芯片，这反过来将在医学、材料科学和咱们对当然的相识等领域带来有用的科学冲破，而这些冲破是使用最快的超等推敲机无法终结的。

关系词，量子芯片并不是孤当场责任的。违抗，它存在于一个生态系统中，与稀释致冷机一都终结极低的温度，惩办终结逻辑的系统，以及不错与传统推敲机和东谈主工智能（AI）集成的软件。科学家们暗意，优化这些系统，使其大约在更大的范围内责任，将需要数年的进一步沟通。但跟着进一步的冲破，这个时候表可能会加速。

“这些材料必须完整地陈列在一都。淌若材料堆栈中有太多颓势，它只会杀死你的量子位，”斯沃在声明中说。“具有调侃意味的是，这亦然咱们需要量子推敲机的原因 —— 因为相识这些材料相当费事。有了一个规模化的量子推敲机，咱们将大约展望具有更好性能的材料，用于构建下一代超过规模化的量子推敲机。”