专家们认为,基于假设的马约拉纳费米子的新型拓扑量子处理器 Microsoft Majorana 1 类似于量子物理学的本质,因此著名的薛定谔猫既死又活。马约拉纳费米子仍然只存在于理论上,这并没有阻止该公司宣布基于尚未发现的粒子创建处理器。没有粒子,但有一个处理器。太不可思议了!

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回想一下,本周 Microsoft 推出了 Majorana 1 量子处理器。该解决方案被称为革命性的,因为它是世界上第一个基于拓扑材料的解决方案。拓扑材料的区别在于电荷位于其表面并且不会深入。这赋予了它们许多有趣的特性,包括最高的抗噪性。
据 Microsoft 称,Majorana 1 处理器的抗干扰(错误)能力是竞争对手开发的 800 倍。因此,该公司暗示它已准备好在可预见的未来创建一台没有错误的量子计算机。换句话说,量子计算机将变得具有实际意义,并随之而来的所有后果:破解当今最安全的密码,材料科学、药理学以及人类生活和活动的所有领域的突破。
尽管这些声明响亮,但专家们对 Microsoft 的声明持怀疑态度。公开地,该公司尚未提供任何证据证明量子比特在 Majorana fermions 上运行,因此,Majorana 1 处理器和整个平台的工作也没有证据。为此,该公司受到了批评。
“如果你有任何与这篇论文无关的新结果,为什么不等到你有足够的材料来单独发表呢?”“如果没有看到有关量子比特性能的更多数据,我们没有什么可评论的,”位于克洛斯特新堡的奥地利科学技术研究所的物理学家 Georgios Katsaros 表示。
Microsoft 对早期发布 “结果” 的批评有话要回应。“我们努力及时公开发布我们的研究结果,并保护公司的知识产权,”该公司解释说。此外,根据 Microsoft 的说法,研究结果被展示给一群选定的物理学家,他们认为它们很有趣且很有前途。
“我会用我的生命打赌他们能看到他们的想法吗?没有,但它看起来还不错,“熟悉结果的英国牛津大学理论物理学家史蒂文·西蒙(Steven Simon)承认。“没有明确的证据可以从实验中立即证实量子比特由拓扑状态组成。”他补充说,如果在缩放设备后它们按预期工作,这将得到明确的证明。
“我们创建了一个量子比特,并表明您不仅可以测量两条平行线的奇偶校验,还可以进行连接两条线的测量,”这位 Microsoft 研究人员在他的辩护中说。
“随着我们进行更多类型的测量,使用非拓扑模型来解释我们的结果变得越来越困难,”该公司说。“我们可能永远无法说服所有人。但非拓扑解释将需要越来越多的微调。换句话说,所有展示的过程都将指向 Microsoft 的正确性和批评者的错误想法。
人们对“马约拉纳量子比特”也有了更多的了解。马约拉纳费米子是假设的粒子,它们的许多特性可以在电子或其他基本粒子的集体状态中再现。在这种情况下,它们将是准粒子。Microsoft 的量子比特由两根砷化铟纳米线组成,中间通过跳线连接,描绘了一个大的拉丁字母 H。

电子群形式的马约拉纳准粒子收集在 H 结构的末端。在所有情况下,它们都由库珀电子对组成,其“配对”发生在超导现象期间,而 Microsoft 量子比特是超导的。然后将没有对子的单个电子注入两个纳米线中的每一个。引入额外的不成对电子会产生激发态。每个纳米线中的这个电子以“离域”状态存在(其波函数涂抹在导线末端的马约拉纳准粒子的两个波函数上)。据称,所有这些都允许量子比特处于叠加状态。
Microsoft 的原始论文引用了测量结果,表明纳米线确实包含一个额外的电子。作者警告说,这些测试“本身”并不能保证纳米线包含两个马约拉纳准粒子,但他们非常有希望。
早在 2018 年,来自荷兰的科学家就用 Microsoft 的钱进行了一项实验,在此基础上,他们发表了一篇关于创造马约拉纳准粒子的文章。这篇文章后来从发表的《自然》杂志上撤稿。导致该论文被撤回的批评者之一、德国于利希亥姆霍兹研究中心的物理学家文森特·穆里克 (Vincent Mourik) 肯定地说:“从根本上讲,以 Microsoft 提出的形式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。显然,国王原来是赤身裸体的,就像同名童话故事中一样。