微软推出世界首款拓扑架构量子芯片，称量子计算机有望数年内面世

科技巨头微软发布采用了“新的物质状态”的首款拓扑结构量子芯片。

当地时间2月19日，微软发布了名为Majorana 1的旗下首款量子计算芯片，称该芯片使用了一种新的物质状态，令其成为“世界首个拓扑体”。微软方面表示，通过该芯片，公司有望在未来几年就能开发出解决“有意义的工业规模问题”的量子计算机，而不是科学界此前预期的几十年。

目前，量子计算仍是一个较为小众的概念，但其已有数十年的发展历史。传统计算机使用二进制数字，即比特，而量子计算中的基本单位是量子比特，以量子态表示和存储信息，量子态是0和1的混合。

另一边，拓扑学最初属于纯粹的数学抽象领域，是研究图形（或集合）在连续变形下不变的整体性质的一门几何学，逐渐发展成为了物理学界普遍关注的研究方向。拓扑在材料科学、量子物理及光学领域的广泛应用，推动了科学技术的深刻变革。

据微软方面介绍，微软花了17年时间致力于该研究项目，这是公司运行时间最长的研究项目。Majorana 1量子芯片采用了8个拓扑量子比特，在构建过程中使用了半导体砷化铟和超导体铝，希望最终能够扩展到集成100万个量子比特。微软量子公司副总裁Zulfi Alam表示，Majorana 1量子芯片“将从根本上重新定义量子之旅的下一阶段”。

微软方面表示：“开发合适材料以制造奇异粒子及其相关的拓扑物质状态的难度，是大多数量子研究工作都集中在其他类型量子比特上的原因。”微软方面解释道，要了解拓扑物质并使其用于构建量子计算芯片，就需要微软逐个原子地喷射材料，以使材料完美排列。

微软技术研究员Krysta Svore表示，这也正是“我们需要量子计算机的原因——因为很难理解这些材料”：“有了一台规模化的量子计算机，我们将能够预测具有更好性能的材料，以构建下一代超大规模的量子计算机。”

为了实现在芯片上集成100万量子比特并商业化的最终目标，Majorana 1是微软在这条路上迈出的重要一步。微软执行副总裁Jason Zander表示：“在开始谈论商业可靠性之前，我们希望先达到上百个量子比特。”同时，微软将与美国国家实验室和大学合作利用Majorana 1进行研究。

不过，Zander也谈到，微软量子芯片有可能在2030年之前通过微软云Azure上市：“很多人猜测我们还需要几十年的时间才能实现这一目标，我们则认为这可能需要几年的时间。”

量子计算最终有望推动微软其他部门的发展。Zander指出，量子计算机可用于构建用于训练人工智能模型的数据：“现在你可以要求它发明一些新的分子，发明一些新的药物，这在以前是不可能做到的。”

19日当天，微软（Nasdaq：MSFT）股价涨1.25%收于每股414.77美元，总市值3.08万亿美元。

微软量子芯片的出现意味着科技巨头在该领域的研究或将密集产出成果。2024年12月，谷歌发布最新的量子芯片Willow（柳树）以及基于该芯片的量子计算机。量子芯片Willow内含105个物理量子比特，其前身为谷歌旗下的Sycamore量子处理器，需要在接近绝对零度的实验室环境中发挥最佳性能。

值得注意的是，今年1月7日，英伟达CEO黄仁勋在与华尔街分析师交谈时被问到英伟达的量子计算战略，他表示，“非常有用”的量子计算机可能还需数十年才能出现：“量子计算不能解决所有问题。如果说15年后就会出现非常有用的量子计算机，那可能为时尚早。如果说30年，这个时间范围可能又太长。如果说是20年，我想我们大部分人都会相信。”

黄仁勋表示，英伟达正在与“几乎所有的量子计算公司”展开合作，不过，公司将继续专注于能够与量子计算互补的加速计算领域。黄仁勋补充道，英伟达可以制造与量子计算芯片一起使用的传统芯片，但能够投入实际运用的量子计算机所需要的量子处理单元（量子比特）数量将是目前的100万倍。

当时，黄仁勋这番表态带崩了多家相关概念股。1月8日，与量子计算概念相关的多家公司股价暴跌，回吐了去年底以来获得的部分涨幅。

虽然微软Majorana 1和谷歌Willow的重点都在于研究，但投资者对于量子计算的热情受到持续推动。19日当天，美股量子计算概念股集体上涨，SEALSQ Corp（Nasdaq：LAQS）涨近12%，D-Wave Quantun（Nasdaq：QBTS）涨超8%，Quantum Computing（Nasdaq：QUBT）涨超7%，Rigetti Computing（Nasdaq：RGTI）涨近5%。