编译 ｜ 文乐乐

2月19日，美国微软公司宣布创造了第一个“拓扑量子比特”。这是一种存储量子信息的方式，该公司希望它能支撑新一代量子计算机的发展。但一些研究人员对微软的说法持怀疑态度。

微软在当天的新闻发布会上宣布了这一消息，但未透露多少技术细节。它表示，已经在加州圣芭芭拉研究中心的一次会议上向相关专家披露了部分数据。同一天，该公司在《自然》发表了中间结果，但未证明存在拓扑量子比特。



微软发布的量子计算芯片Majorana 1。图片来源：微软公司

拓扑态是材料中电子的集体状态，对噪声具有鲁棒性，就像链条中的两个链环可以相互移动或旋转，同时保持连接一样。相比其他技术，基于拓扑学的机器可能更容易大规模构建，因为它们可以更好地保护信息不受噪声干扰。

《自然》的论文描述了在由砷化铟制成的超导“纳米线”装置上进行的实验。这种装置的最终目标是承载分别位于两端的两个“马约拉纳”准粒子的拓扑态。由于超导体中的电子是成对的，一个额外的电子将无法配对并形成激发态。这个电子将以一种“去局域化”状态存在，并由两个“马约拉纳”准粒子共享。

论文报告了检测纳米线是否确实含有额外电子的测量结果。作者强调说，这些测试本身并不能保证纳米线中存在两个“马约拉纳”准粒子。

根据新闻发布会的消息，该团队已进行了后续实验，将两根纳米线配对，并处于两种状态的叠加中。一种状态下，额外的电子在第一根纳米线中；另一种状态下，额外的电子在第二根纳米线中。

微软的研究人员Chetan Nayak说：“我们已经建立了一个量子比特，并证明不仅可以测量两条平行线的奇偶性，还可以在连接两条平行线后进行测量。”

“从实验中并不能立即确定量子比特是由拓扑态构成的。”英国牛津大学的理论物理学家Steven Simon说，如果这些装置在放大后的表现符合预期，那么将得到最终的证明。

对于微软公司在没有发布详细证据的情况下公开宣布创建了拓扑量子比特，一些研究人员持批评态度。

瑞士巴塞尔大学的物理学家Daniel Loss表示：“如果你有一些与这篇论文无关的新结果，为什么不等到有足够的材料后再单独发表呢？”奥地利科学技术研究所的物理学家Georgios Katsaros说：“在没有看到来自量子比特操作的额外数据的情况下，我们无法发表太多评论。”

Nayak对此回应称：“我们会及时公开研究成果，同时也要保护公司的知识产权。”

微软还分享了扩大拓扑机器规模并证明其能够执行量子计算的路线图。德国亥姆霍兹研究中心的物理学家Vincent Mourik对整个概念持怀疑态度。“从根本上说，微软追求的基于拓扑‘马约拉纳’量子比特构建量子计算机的方法是行不通的。”

“随着我们进行更多类型的测量，用非拓扑模型解释我们的结果变得越来越困难。”Nayak说，“可能不会有一个时刻能让所有人都信服，但非拓扑解释将需要越来越多的微调。”

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08445-2