Microsoft加入量子計算的競爭

microsoft在ignite大會上宣布了自己的量子計算新平台的預覽版，並公開了借助近期粒子物理學方面的進展推出拓撲量子計算機的計畫。

\\ microsoft的量子計算平台預覽版將包括乙個量子計算模擬器，以及一種整合在visual studio中的量子計算程式設計新語言。據microsoft介紹，該平台的拓撲量子位元計算執行時間更長、一致性更好並且誤差更小。

\\ 在microsoft的量子計算願景中，還包括了乙個可擴充套件的通用拓撲量子計算機，該計算機依然處於開發的早期階段。microsoft的ceo satya nadella通過乙個虛擬研討會，深入闡明了microsoft對量子計算的規劃。研討會的參與者是四位來自於microsfot量子團隊的成員，分別是計算機科學家krysta svore、數學家和拓撲量子計算先驅michael freedman、物理學家charlie marcus和leo kouwenhoven，他們負責構建microsoft的拓撲量子計算機。

\\ 拓撲量子位元是支撐microsoft量子計算機的主要理念，據freedman介紹，它是由一種新形物質構成的。該拓撲物質所儲存的資訊並非本地化於乙個特定的位置，而是全域性存在在整個拓撲結構中。這一屬性的理念可以用乙個繩圈解釋。繩圈上可以打結，也可以不打結。要了解繩圈上是否打結了，我們不能借助於檢視繩圈的任何本地屬性，而是必須要檢視其整體形態，即繩圈的拓撲。

\\ 該屬性背後的物理現象是電子分數化（electron fractionalization）。分數化是乙個分解電子的過程，表現為馬約拉納費公尺子（majorana fermions）是否存在於給定地點。馬約拉納費公尺子中編碼了電子的原始資訊，並擴充套件到整個物質中，構成物質的全域性屬性。kouwenhoven是2023年首次發現馬約拉納粒子的研究人員之一，據他介紹，馬約拉納粒子只能在非常低溫的情況下觀測到。它們是兩個同步狀態的量子疊加，乙個狀態是粒子存在，另乙個狀態是粒子不存在。全域性儲存資訊的主要優點是防止出現本地誤差。

\\ 要構建乙個真正的拓撲量子計算機，乙個基礎步驟是讓這些分數化的電子依此產生鏈式影響。這正是microsoft量子晶元的基礎部分，對此marcus展示了乙個原型。其中的乙個挑戰是找到一種能控制這種作用的方式，該方式無需測定作用過程，因為測定會破壞疊加效應。microsoft的解決方案是基於一種工作於4k溫度的低溫經典計算機（cryogenic classical computer），它負責控制工作於0.01k溫度的量子晶元。

\\ 據svore介紹，在低溫計算機上部署了microsoft的軟體棧，其中包括了一種領域特定語言，該語言是專門為程式設計可擴充套件的量子計算機和構建量子應用而設計的。下面的**使用microsoft的新量子語言編寫，相當於實現「hello world！」：

\operation () epr (qubit q1, qubit q2) \}\operation () teleport (qubit msg, qubit here, qubit there) \        let m_msg = h (msg)\        if (m_msg == one) \    }\}\operation (result) teleporttest (result msg) \        return res\    }\}\

新語言將完全地整合到visual studio中，並支援語法高亮、除錯和測試。偵錯程式將會顯示系統量子狀態隨時間的演化情況。visual studio還將提供乙個可具有多至30個量子位元的量子模擬器。此外，microsoft還將提供更強大的基於azure的模擬器，可提供多至40個量子位元。

\\ 近些年，我們已看到對量子計算領域的興趣與日俱增，microsoft並非這一競技場上的首位選手。其中最應關注的是，近期ibm發布了它的16個量子位元處理器，以及稱為「qiskit」的量子sdk。此外，中國的研究人員也給出了里程碑式的重要研究成果。

\\ microsoft量子計算平台預覽版有望於今年末發布。

\\檢視英文原文：microsoft joining the race for quantum computing

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