微軟首款量子運算晶片 Majorana 1 登場！未來有望推動資料中心、化學與醫療突破

微軟 (Microsoft) 於 2/19 發表首款量子運算晶片「Majorana 1」，表示 Majorana 1 未來可能應用在資料中心，並在化學、醫療等領域帶來重大突破。

量子晶片 Majorana 1 問世，微軟搶攻未來運算

微軟宣布旗下首款量子運算晶片「Majorana 1」正式亮相，這款晶片搭載 8 個量子位元 (qubits)，雖然目前僅能用於簡單的數學運算，但微軟工程師認為，這是未來量子電腦的基礎，未來可能擴展至 100 萬個 qubits，遠超於目前電腦的運算能力。

微軟量子運算晶片「Majorana 1」登場

該研究成果已於近期發表在知名期刊《Nature》，微軟副執行長 Jason Zander 表示：「早在 1937 年，科學家就已經提出這項理論，如今我們終於能夠加以利用。量子電腦的實用時代，可能是在這幾年內，而不是數十年後。」

量子運算技術突破，有望改變運算模式

量子運算的核心在於 qubits，它與傳統電腦的 0 與 1 不同，可以同時處於 0 和 1 兩種狀態，能實現超越傳統運算方式的計算能力。這種特性讓量子電腦可以同時計算多種可能性，解決一般電腦難以處理的問題。

圖為量子位元與傳統電腦位元的差異。

近期 Google 也展示自家最新的量子晶片，在 5 分鐘內完成了一項傳統電腦可能需「超過宇宙年齡」才能解出的計算，顯示量子技術已逐步向實用化邁進。然而當前量子運算的主要挑戰在於「錯誤率」，因為量子粒子極易受到環境影響，使計算結果產生誤差。

微軟採用 Majorana 技術，降低量子運算錯誤率

微軟自 2004 年開始投入量子運算研究，並選擇與其他科技業者不同的路線，專注於減少計算錯誤，採用 Majorana 準粒子技術。Majorana 這種特殊粒子早在 1930 年代由義大利物理學家提出，微軟認為它比其他技術製造的 qubits 更穩定，不容易發生數據翻轉錯誤。

為了成功操控 Majorana，微軟團隊利用砷化銦 (Indium-Arsenide) 原子級材料，結合鋁奈米線 (Aluminum Nanowires)，組成 H 形結構，再透過極低溫度與磁場調控，在四個端點誘發 Majorana，從而形成單一 qubit，並透過微波訊號讀取計算結果。這樣的結構可進一步擴展，形成更大規模的量子晶片。

研究波折不斷，微軟終於突破技術瓶頸

微軟早在 2018 年就曾宣布發現 Majorana 粒子，但隨後撤回論文，表示當時的研究存在誤判。歷經多年的技術改進，微軟最終成功測量並控制 Majorana 粒子，並將其應用於 Majorana 1 晶片，為未來大規模量子運算奠定基礎。

雖然目前 Majorana 1 的運算能力仍有限，但微軟的技術突破意味著量子電腦距離實用化又更進一步。隨著 Google、微軟等科技巨頭加速研發量子技術，未來量子運算將可能顛覆傳統計算模式，推動資料中心、化學研究、醫療診斷等領域發展。

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