2月19日，美國微軟公司宣布，它已經創造了第一個“拓撲量子比特”——一種存儲量子信息的方式，該公司希望這將支撐新一代量子計算機的發展。相比競爭技術，基于拓撲學的機器可能更容易規模構建，因為它們可以更好地保護信息不受噪聲干擾。但一些研究人員對該公司的說法持懷疑態度。
微軟發布的量子計算芯片Majorana 1。圖片來源：Microsoft
微軟公司在當天的新聞發布會上宣布了這一消息，但幾乎未透露技術細節。微軟公司表示，已經在其研究中心的一次會議上向一些專家披露了部分數據。
同一天，該公司在《自然》上發表了中間結果——但未證明拓撲量子比特存在。
拓撲態是材料中電子的集體狀態，對噪聲具有魯棒性，就像鏈條中的兩個鏈接可以相互移動或旋轉，同時保持連接一樣。
《自然》的論文描述了在由砷化銦制成的超導“納米線”器件上進行的實驗。這種器件的最終目標是承載兩個分別位于兩端的被稱為馬約拉納準粒子的拓撲態。由于超導體中的電子是成對的，額外的電子將不成對并形成激發態。這個電子將存在于一種“非局域化”狀態，由兩個馬約拉納準粒子共享。
這篇論文報告了檢測納米線是否確實含有額外電子的測量結果。作者強調說，這些測試“本身”并不能保證納米線中存在兩個馬約拉納準粒子。
根據新聞發布會的消息，該團隊現在已經進行了后續實驗，將兩根納米線配對，并將它們置于兩種狀態的疊加中—— 一種狀態下，額外的電子在第一根納米線中，另一種狀態下，額外的電子在第二根納米線中。微軟公司的研究員Chetan Nayak說：“我們已經建立了一個量子比特，并展示了不僅可以測量兩條平行線的奇偶性，還可以進行跨越兩條線的測量。”
“從實驗中并不能立即確定量子比特是由拓撲態組成的。”英國牛津大學的理論物理學家Steven Simon說。總部設在荷蘭代爾夫特的一個微軟公司資助的團隊曾聲稱創造了馬約拉納態，但該說法于2021年被撤回。 Simon補充說，最終的證明將來自這些器件在擴展規模后是否按預期工作。
對于微軟公司在沒有發布詳細證據的情況下公開宣布創建了拓撲量子比特，一些研究人員持批評態度。瑞士巴塞爾大學的物理學家Daniel Loss表示：“如果你有一些與這篇論文無關的新結果，為什么不等到有足夠的材料再單獨發表一篇呢？”奧地利科學技術研究所的物理學家Georgios Katsaros說：“在沒有看到量子比特操作的額外數據的情況下，我們無法發表太多評論。”
“我們致力于及時公開我們的研究成果，同時也保護公司的知識產權。”Nayak回應道。
微軟公司還分享了擴大其拓撲機器規模并證明它們能夠執行量子計算的路線圖。德國亥姆霍茲研究中心的的物理學家Vincent Mourik對整個概念持懷疑態度，他的質疑曾促使之前的聲明被撤回。“從根本上說，微軟追求的基于拓撲馬約拉納量子比特構建量子計算機的方法是行不通的。”
“隨著我們進行更多類型的測量，用非拓撲模型來解釋我們的結果將變得越來越困難。”Nayak說，“可能不會有一個時刻讓所有人都信服，但非拓撲模型解釋將需要越來越多的微調。”
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08445-2
本文鏈接：微軟宣稱量子計算取得突破，但一些物理學家表示懷疑http://www.lensthegame.com/show-11-17559-0.html
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