吳明宜微軟量子電腦有新突破 預計 10 年內打造出量子超級電腦
微軟研究人員本周公佈自有實際量子電腦的建造計畫達成第一個里程碑，預計 10 年內打造出量子超級電腦。
微軟在《物理評論 Physical Review B》期刊，公佈了未來 25 年打造自家穩定量子電腦的階段性計畫。打造有實用價值的量子電腦一直是物理學和電腦工程界的目標，但卻苦於量子錯誤率太高的挑戰。微軟團隊的新研究中，採用類似傳統電腦的方法來開發量子電腦。一開始是沿用現今電腦的方式，升級硬體數次。他們說，現行用以展現邏輯量子位元，像是超導量子位元（spin transmon 或 gatemon）的方法最大問題是沒有擴充性，這是量子電腦建構一大阻礙。他們過去這些年投入一組人手，希望找出能以具擴充性的硬體工程方法來展現邏輯量子位元。
微軟先進量子開發部門副總裁 Krysta Svore 說明，20 世紀打造現代超級電腦使用的底層技術，從真空管到電晶體，再到積體電路，技術演進可提供打造量子電腦必要的擴充性。該公司計畫利用古典超級電腦的方法來開發量子電腦，並說一旦完成整個計畫，微軟將能用量子電腦解決現今超級電腦解決不了的問題。
Today, we are bringing together AI and quantum with Azure Quantum Elements, ushering in a new era of scientific discovery. Our goal is to compress the next 250 years of chemistry and materials science progress into the next 25. https://t.co/UIkIZpqkXg
— Satya Nadella (@satyanadella) June 21, 2023
在最新論文中，微軟說他們已可以硬體工程法，可以誘發名為馬約拉那零模 (Majorana zero mode) 的物質態，也能控制它，這類量子位元比較穩定，也比較具擴充性。而且此類裝置產生的無序性也相當低而可傳送拓墣閘極協定。微軟相信這新方法不僅能打造量子電腦，更有望打造量子超級電腦。下一步他們將開始打造出硬體保護的量子位元，這類量子位元每邊不及 10 微米，可在不到 1 微秒內執行 1 次運算。
此外微軟團隊也開發了量子超級電腦的新測量法，稱為每秒穩定量子運算 (reliable quantum operations per second, rQOPS)，主要說明每一秒鐘量子電腦執行多少次穩定運算。研究人員相信，一台量子電腦必須在每秒 100 萬 rQOPS 以上才能稱為量子超級電腦，而要真的產生用處，必須達到 10 億 rQOPS。
接下來，微軟預計可將穩定的邏輯量子位元提升至韌性層級 (Resilient Level)，之後再加以擴充。他們希望 10 年內可以建造出量子超級電腦。