2025-02-20
Microsoft推Majorana 1量子晶片
更小、更快、更穩定兼可數碼控制
文: Catabell Lee / 人工智能
文章索引: Microsoft Biztech AI
正當全球目光集中在 AI 的發展動態,Microsoft 卻默默致力其量子超級電腦藍圖,近日正式推出全球首款由拓撲導體(Topoconductor)驅動的全新運算晶片 Majorana 1。
 
Microsoft 正在開發的量子系統,可在單一晶片上擴展到一百萬個量子位元,一切皆源於由 Microsoft 創造的拓撲導體屬特殊物料,可達到一種既非固體、液體或氣體,而是新物質狀態(拓樸狀態)。基於此新物質狀態,Microsoft 創造出 8 個拓樸量子位元,而這些量子位元更小、更快、更穩定,尺寸可容納在 1/100 毫米之內。除在設計上高度可靠,亦內建以硬體為基礎的抗錯能力,更可以數碼方式來控制。
 
延伸閱讀:【科普】量子運算:疊加、糾纏與未來科技的潛力
 
創新量子誤差修正技術減省成本
一如在生成式 AI 普及以前,AI 對終端用家和中小企業而言成本太高,技術太複雜,大家都知道量子電腦非常強大,但同時亦遙不可及。量子電腦要達致改變科學與社會的影響力,前提必須大規模投入應用,並且能透過量子誤差修正技術確保其可靠性。
 
傳統的量子運算通過精確角度旋轉量子狀態,需要為每個量子位元定制複雜的模擬控制訊號。由於量子誤差修正(QEC)必須依賴這些相同的敏感操作來檢測和修正錯誤,使其變得極為複雜。
 
Microsoft 以測量為首的方法大幅簡化了QEC,透過簡單的數碼脈衝將量子點與納米線連接和斷開,藉此執行誤差修正。與此前最先進的方法相比,Microsoft 自訂的 QEC 編碼將減少約 10 倍的開銷。顯著的成本下降意味著 Microsoft 的可擴展系統,將可由更少的物理量子位元建構,並且有可能以更快的時脈頻率運行。這種數碼控制方式,令管理大量用於現實生活應用的量子位元變得實際可行。
 
應用案例
一)可持續物料
 
自我修復建築物料:量子模擬可以幫助開發能修復裂縫的金屬和復合物料,大幅延長基礎設施的壽命。
 
二)醫療保健
 
酶發現:精確地建模蛋白質結構,讓生物科技公司能夠開發出改良的酶,用於醫療治療或提高作物產量。
 
藥物開發:利用「運算模擬」探索潛在分子,設計出副作用更少,研發周期更短的藥物。
 
三)工業
 
汽車與航空航天:模擬複雜設計,以減少開發時間並提高產品可靠性。

正當全球目光集中在 AI 的發展動態,Microsoft 卻默默致力其量子超級電腦藍圖,近日正式推出全球首款由拓撲導體(Topoconductor)驅動的全新運算晶片 Majorana 1。

 

Microsoft 正在開發的量子系統,可在單一晶片上擴展到一百萬個量子位元,一切皆源於由 Microsoft 創造的拓撲導體屬特殊物料,可達到一種既非固體、液體或氣體,而是新物質狀態(拓樸狀態)。基於此新物質狀態,Microsoft 創造出 8 個拓樸量子位元,而這些量子位元更小、更快、更穩定,尺寸可容納在 1/100 毫米之內。除在設計上高度可靠,亦內建以硬體為基礎的抗錯能力,更可以數碼方式來控制。

 

延伸閱讀:【科普】量子運算:疊加、糾纏與未來科技的潛力

 

Microsoft-Majorana 1

 

 

 

創新量子誤差修正技術減省成本

 

一如在生成式 AI 普及以前,AI 對終端用家和中小企業而言成本太高,技術太複雜,大家都知道量子電腦非常強大,但同時亦遙不可及。量子電腦要達致改變科學與社會的影響力,前提必須大規模投入應用,並且能透過量子誤差修正技術確保其可靠性。

 

傳統的量子運算通過精確角度旋轉量子狀態,需要為每個量子位元定制複雜的模擬控制訊號。由於量子誤差修正(QEC)必須依賴這些相同的敏感操作來檢測和修正錯誤,使其變得極為複雜。

 

Microsoft 以測量為首的方法大幅簡化了QEC,透過簡單的數碼脈衝將量子點與納米線連接和斷開,藉此執行誤差修正。與此前最先進的方法相比,Microsoft 自訂的 QEC 編碼將減少約 10 倍的開銷。顯著的成本下降意味著 Microsoft 的可擴展系統,將可由更少的物理量子位元建構,並且有可能以更快的時脈頻率運行。這種數碼控制方式,令管理大量用於現實生活應用的量子位元變得實際可行。

 

 

 

應用案例

 

一)可持續物料

 

自我修復建築物料:量子模擬可以幫助開發能修復裂縫的金屬和復合物料,大幅延長基礎設施的壽命。

 

二)醫療保健

 

酶發現:精確地建模蛋白質結構,讓生物科技公司能夠開發出改良的酶,用於醫療治療或提高作物產量。

 

藥物開發:利用「運算模擬」探索潛在分子,設計出副作用更少,研發周期更短的藥物。

 

三)工業

 

汽車與航空航天:模擬複雜設計,以減少開發時間並提高產品可靠性。