摘要：在量子计算的飞跃中，物理学家推出了一个八粒拓扑量子处理器，这是其中的第一个处理器。该芯片是作为科学家设计的概念验证的，为期待已久的拓扑量子计算机的开发打开了大门。...

在量子计算的飞跃中，由加州大学圣塔芭芭拉（UC Santa Barbara）物理学家（UC Santa Barbara Physicists）领导的一支微软团队周三揭示了一个八度拓扑量子处理器，这是第一个。该芯片是作为科学家设计的概念验证的，为期待已久的拓扑量子计算机的开发打开了大门。

Microsoft Station Q总监Chetan Nayak说：“我们现在已经有了一堆我们一直在保留的东西。”该筹码在圣塔芭芭拉（Santa Barbara）的Q Q年度会议上揭示了自然，由Q Station Q撰写，他们的Microsoft队友和许多合作者介绍了研究团队对这些新量子的测量。

Nayak解释说：“我们创造了一种新的物质状态，称为拓扑超导体。”他解释说，这一物质阶段托管了称为Majorana零模式（MZM）的外来边界，可用于量子计算。严格的模拟和对异质设备的测试的结果与对此类状态的观察一致。他说：“这表明我们可以做到这一点，快速做到这一点。”

研究人员还通过预印本中的一篇论文概述了将其技术扩展到功能齐全的拓扑量子计算机中，并概述了一份路线图。

Majorana魔术

量子计算的承诺在于其计算的速度和力量，预计即使是最先进的经典超级计算机也会胜过。所有这些都取决于Qubit，Qubit是BIT的量子计算版本，BIT的量子计算版本是古典计算机的基本信息单元。虽然经典位仅存在于零或一个状态下，但量子位可以代表零，一个和之间的组合。

例如，使用被困离子的量子行为或光子的量子行为，可以以不同的形式出现。拓扑系统基于称为Anyon的不同类型的粒子，即一种“准颗粒”，由于材料表面的许多相互作用粒子的相关状态出现，在这种情况下为超导纳米线。

使拓扑量子计算如此热门的研究领域的原因是，它有望比其他量子计算系统更稳定性和鲁棒性。 Qubits可能容易出错，要求量子计算机构建器通过构建更多量子位以纠正错误来对其进行解释。

纳亚克说：“一种互补的方法是在硬件级别的错误校正中构建。”他解释说，由于量子信息是分布并存储在物理系统上的，而不是在单个粒子或原子中存储的，因此拓扑量表所处理的信息不太可能失去其连贯性，从而导致更容易耐断层的系统。

但是，不仅有任何准颗粒可以做到。对于拓扑量子计算，Majorana颗粒（更具体地说是MajoraNa零模式）是选择的工具。这些颗粒以意大利物理学家的埃托尔·马利亚纳（Ettore Majorata）的名字命名，他们在1937年对它们进行了预测，这些颗粒是特殊的，因为它们是自己的反颗粒，并且能够随着时间的流逝保留其相对位置的“记忆”。通过“编织”它们 - 彼此之间的身体移动 - 可以创建一个更强大的量子逻辑。

研究人员通过放置非常接近铝制超导体的二胺半导体纳米线来意识到这些颗粒。在适当的条件下，半导体线变成超导并进入拓扑阶段。 MZMS在电线的末端出现，而电线的其余部分则具有能量间隙。 Nayak指出：“拓扑阶段越大，拓扑阶段就越强大。

“令人惊讶的是，当您使差距更大时，它不仅会变得更加健壮，而且您的差距可能会更快，并且也许会缩小所有内容，以免以大小为忠诚而付出任何代价。”

研究人员的拓扑处理器在八个量子位处是量子计算机世界中的胚胎，但标志着科学家数十年来一直在开发拓扑量子计算机的主要里程碑。 Nayak说，一路上，Station Q与大学之间建立了富有成果的伙伴关系，尤其是在创建托管拓扑量子行为的材料的领域。

他谈到电子材料专家时说：“克里斯·帕尔姆斯特罗姆（Chris Palmstrom）有时是一名合作者，他在这类材料方面取得了重要成就。”而材料科学家苏珊·斯蒂默（Susanne Stemmer）在制造过程中贡献了她的专业知识。 Q Station Q还雇用了许多学生加入其团队，重要的是，Nayak补充说，半导体异质结构概念源于已故的Herb Kreemer的诺贝尔奖思想，后者是电气和计算机工程系的教授。

“在UCSB中，在这种材料组合中有悠久的专业知识和才华的历史，并且在这种真正的尖端材料科学上，可以打开我们可以做的新型物理学。”