微軟宣布研制全新量子計(jì)算機(jī)原型系統(tǒng)

將采用“拓?fù)淞孔佑?jì)算”方案實(shí)現(xiàn)？

來源：《中國(guó)科學(xué)報(bào)》2017-01-05 趙廣立 張娟

近期，微軟在官方網(wǎng)站刊文表示將著手量子計(jì)算工程樣機(jī)研發(fā)，并宣稱這可能是一臺(tái)能擊敗谷歌和IBM的量子計(jì)算機(jī)樣機(jī)。

與谷歌和IBM使用超導(dǎo)導(dǎo)線環(huán)作為量子比特不同，微軟的思路是基于一種被稱為“任意子”（anyons）的粒子，這種粒子只能存在于二維空間，具有奇異的物理特性。負(fù)責(zé)量子計(jì)算機(jī)項(xiàng)目的微軟資深技術(shù)經(jīng)理托德·霍爾姆達(dá)爾（Todd Holmdahl）透露，微軟目前已經(jīng)基本完成了基本量子比特模塊的設(shè)計(jì)，正在進(jìn)行樣機(jī)設(shè)計(jì)。霍爾姆達(dá)爾表示，一旦第一個(gè)量子比特制成，微軟將開始構(gòu)建大規(guī)模量子比特陣列的研究。

微軟采用了“拓?fù)淞孔佑?jì)算”方案，基于一種被稱為“拓?fù)淞孔颖忍?rdquo;的量子信息單位。該方案的基礎(chǔ)是2016年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)內(nèi)容。微軟團(tuán)隊(duì)相信拓?fù)淞孔颖忍啬軌蚋玫貞?yīng)對(duì)溫度、電噪聲等因素的干擾，從而長(zhǎng)時(shí)間保持量子狀態(tài)，更具實(shí)用性、穩(wěn)定性和工作效率。

霍爾姆達(dá)爾的研究團(tuán)隊(duì)陣容強(qiáng)大，包括荷蘭代爾夫特理工大學(xué)物理學(xué)家里奧·考文霍溫（Leo Kouwenhoven）、哥本哈根大學(xué)物理學(xué)家查爾斯·M·馬庫(kù)斯（Charles M. Marcus）、悉尼大學(xué)物理學(xué)家大衛(wèi)·雷利（David Reilly）等。

上述物理學(xué)家表示，在過去兩年里，科學(xué)研究取得了進(jìn)步，科學(xué)家越來越有信心，他們認(rèn)為微軟可以創(chuàng)造出更穩(wěn)定的量子，正因如此，微軟才會(huì)作出開發(fā)拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)的決定。

“將半導(dǎo)體與超導(dǎo)體結(jié)合在一起，這就是配方的秘訣。”馬庫(kù)斯表示，最近研究人員取得突破，他們已經(jīng)可以控制形成量子的材料。研究人員使用多種方法彼此競(jìng)爭(zhēng)，核心問題在于將量子計(jì)算機(jī)溫度降至絕對(duì)零攝氏度。

微軟很重視工程樣機(jī)研發(fā)，但并不僅僅想要一臺(tái)只能在實(shí)驗(yàn)室中工作的量子計(jì)算機(jī)，而是希望提供量子計(jì)算軟硬件接口，從而讓對(duì)量子計(jì)算并不精通的其他領(lǐng)域?qū)＜乙部梢杂迷摍C(jī)器來解決現(xiàn)實(shí)世界中的問題，進(jìn)而引領(lǐng)新一輪信息技術(shù)革命。

研究人員深知，要開發(fā)出可以真正使用的量子計(jì)算機(jī)還有很大的挑戰(zhàn)，在基本物理層還有問題需要解決，研究人員還要開發(fā)新軟件挖掘量子設(shè)備的潛能。

目前，科技界對(duì)量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)越來越樂觀。若量子計(jì)算機(jī)果真投入使用，許多行業(yè)都會(huì)受到影響，比如藥物設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)搜索、人工智能等，人類對(duì)現(xiàn)代物理也會(huì)有更深入的理解。

在啟動(dòng)量子計(jì)算機(jī)樣機(jī)研制的同時(shí)，微軟還啟動(dòng)了相應(yīng)的量子計(jì)算軟件研發(fā)項(xiàng)目，目的在于開發(fā)能夠求解復(fù)雜問題的軟件。軟、硬件之間的研發(fā)工作還可以互相推動(dòng)，共同促進(jìn)。

編輯：李華山