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| 微软科学家、拓扑学大师Michael Freedman
到了 2016 年 11 月,微软官方网站刊文指出,其已经潜心进行了十多年量子计算机的研发工作,
是时候将研究成果付诸于实践,并打造出属于微软的量子计算工程样机了。
而且微软宣称,经过十多年的积淀,这可能是一台能击败谷歌和IBM的量子计算原型机。
毫无疑问,微软在这种难以制备的量子比特上下了很大的赌注。实际上,
这种基于马约拉纳费米子的量子比特具有可靠性高的特性,从工程学上看,
容易实现扩展和量产。
同时,这种量子比特是一种拓普量子比特,而根据拓扑量子计算理论,在足以清除传统量子比特信息的外界扰动中,拓扑量子比特依然可以保持其可靠性。
然而,相比之下,在选择哪种材料作为量子比特的问题上,谷歌、IBM采用了与微软持完全不同的技术底牌——
使用超导导线环作为量子比特。
所以,对前者这两家公司来说,这次发现的
“天使粒子”
甚至更适合被称作
“魔鬼粒子”
。
图 | IBM于5月最新发布的17量子比特芯片
实际上,马约拉纳费米子其实并不是一个全新的概念,其历史可以追溯到 1928年。
当时,物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac)从他的狄拉克方程中提出了这样一种理论:
宇宙中的每个基本粒子都有一个相对的反粒子
——反粒子具有与对应粒子严格相同的质量、寿命、自旋等“永远为正的”参数,但它们的所带电荷与对应粒子的正好相反,正反粒子相遇时会相互泯灭并放出能量。
在狄拉克预言的几年后,世界上的第一个反物质“正电子”就在实验中被发现,这使得反粒子、反物质的概念迅速在物理界中升温。
到了 1937 年,意大利物理学家埃托雷·马约拉纳(Ettore Majorana)基于对狄拉克方程的修正提出了另一观点:这位科学家预言,在被称为费米子的粒子当中(包括质子,中子,电子,中微子和夸克),应该存在一种正反同体的粒子——
也就是说,这种特殊的粒子,其反粒子就是它们自己本身。