量子運算類股大漲 微軟：Majorana 1晶片開創新紀元 為AI添巨大動力

在微軟 (MSFT-US) 宣布推出 Majorana 1 量子晶片後，量子運算相關股票普遍上漲。市場的積極反應反映出投資者對量子運算技術發展的信心，以及對其在材料科學、密碼學等領域潛在應用的高度期望。

周三 (19 日) 除了微軟收盤上漲 1.25%，達到每股 414.77 美元之外，主要量子運算股 IONQ 股價上漲 2.6%，Quantum Computing (QMCO-US) 股價攀升 8.6%，D-Wave Quantum 上漲 8.2%，Rigetti Computing 上漲 6%。

微軟推出 Majorana 1 量子晶片

微軟周三推出了名為 Majorana 1 的量子晶片。這款晶片基於一種全新的拓撲核心架構，微軟期望藉此在未來幾年內實現能夠解決具有產業規模問題的量子電腦。此舉直接挑戰了 Google(GOOGL-US) 和 Nvidia (NVDA-US) 等公司在此領域的領先地位。

據微軟官方部落格文章指出，Majorana 1 的核心是一種稱為 「拓撲超導體」(topoconductor) 的突破性材料，它能夠觀察和控制馬約拉納粒子 (Majorana particles)，進而產生更可靠且可擴展的量子位元 (qubits)，這是量子電腦的基本 building blocks。

拓撲超導體的突破

拓撲超導體是一種獨特的材料，能夠創造一種全新的物質狀態，它既不是固體、液體，也不是氣體，而是一種拓撲狀態。這種拓撲狀態能夠產生更穩定的量子位元，具有快速、小型和可數位控制的特性，且無需在現有替代方案中做出妥協。

微軟技術院士 Chetan Nayak 表示：「我們退後一步，說『好吧，讓我們為量子時代發明電晶體。它需要具備什麼特性？』」 他進一步解釋說，正是這種特殊的組合，以及新材料堆疊中的品質和重要細節，促成了一種新型量子位元和最終的整體架構。

為了實現這一突破，微軟團隊開發了一種全新的材料堆疊，主要由銻化銦 (indium arsenide) 和鋁 (aluminum) 組成，其中大部分是由微軟逐個原子設計和製造的。其目標是引導新的量子粒子——馬約拉納粒子——存在，並利用它們的獨特屬性來達到量子計算的下一個階段。

挑戰與競爭

Majorana 1 採用 拓撲核心架構 ，在硬體層面具有內建的錯誤抵抗能力，使其更加穩定。此外，微軟團隊還開發了一種新的測量方法，使量子位元能夠以數位方式進行控制。

這種新架構提供了一條清晰的路徑，可以在一個手掌大小的晶片上容納一百萬個量子位元。這對於量子電腦來說是一個必要的門檻，可以提供變革性的實際解決方案，例如將微塑膠分解成無害的副產品，或發明用於建築、製造或醫療保健的自我修復材料。

儘管微軟在量子計算領域取得了顯著進展，但該公司仍面臨來自 Google 和 Nvidia 等競爭對手的激烈競爭。Google 於去年 12 月宣布推出其量子晶片 Willow，聲稱 Willow 能夠隨著量子位元的增加，以指數方式減少錯誤. Nvidia 也在 11 月利用量子人工智慧 (Quantum AI) 來推動下一代量子計算設備的開發，以縮短耗時的流程並推進量子硬體的創新.

Google 計畫在未來五年內推出商業量子計算應用，這對 Nvidia 執行長黃仁勳預測的 20 年時間表構成了挑戰。

微軟的方法引起了美國國防 Advanced Research Projects Agency (DARPA) 的注意，該機構已將微軟納入一項評估創新量子計算技術的計畫中。微軟是僅有的兩家被邀請進入 DARPA「未充分探索的實用規模量子計算系統」(US2QC) 計畫最後階段的公司之一。該計畫旨在提供業界首個實用規模的容錯量子電腦，或計算價值超過其成本的電腦。

量子計算的潛在應用

量子電腦有潛力解決傳統電腦無法解決的複雜問題，從而推動科學發現和產業創新。一些潛在應用包括：

• 材料科學： 幫助解決材料腐蝕或裂縫等化學問題，從而開發出能夠修復橋樑、飛機零件、手機螢幕或汽車車門裂縫的自我修復材料。
• 環境保護： 計算出能夠分解塑膠的催化劑的屬性，從而清理微塑膠或解決碳污染問題，或開發無毒替代品。
• 醫療保健和農業： 準確計算酶的行為，從而更有效地利用酶，進而幫助消除全球飢餓，提高土壤肥力以增加產量，或促進在惡劣氣候下可持續生長食物。
• AI 與其他領域結合： 量子計算與人工智慧 (AI) 工具相結合，可以讓人們用簡單的語言描述他們想要創造的新材料或分子，並立即獲得有效的答案，無需猜測或多年的試驗。

對 AI 發展帶來巨大動力

微軟認為，Majorana 1 的推出將對 AI 發展帶來巨大助力。Azure Quantum 提供整合的解決方案，讓客戶能夠利用 Azure 中領先的 AI、高效能運算和量子平台，以推進科學發現。更可靠的量子位元和更大的規模，特別是與 AI 相結合時，能為開發量子技能、建構混合應用程式和推動新發現提供重要機會。

微軟技術院士 Matthias Troyer 表示，量子電腦可以教會 AI 自然界的語言，讓 AI 能夠直接告訴人們所需的配方，從而促進新材料或分子的創造。量子電腦可以教導 AI 自然的語言，因此 AI 可以直接提供創造所需物質的配方。

此外，透過結合量子運算與 AI 工具，人們可以用簡單的語言描述他們想要創造的新材料或分子，並立即獲得有效的答案，無需猜測或多年的試驗。量子計算與 AI 工具的結合，使工程師、科學家和公司能夠更精確地設計產品，減少試錯過程。

微軟相信，百萬量子位元的機器應能解決化學、材料科學和其他行業中某些類型的問題，這些問題對於當今的傳統電腦來說，難以準確計算。