Microsoft在Ignite大會上宣布了自己的量子計算新平臺的預覽版，并公開了借助近期粒子物理學方面的進展推出拓撲量子計算機的計劃。

Microsoft的量子計算平臺預覽版將包括一個量子計算模擬器，以及一種集成在Visual Studio中的量子計算編程新語言。據Microsoft介紹，該平臺的拓撲量子比特計算執行時間更長、一致性更好并且誤差更小。

在Microsoft的量子計算愿景中，還包括了一個可擴展的通用拓撲量子計算機，該計算機依然處于開發的早期階段。Microsoft的CEO Satya Nadella通過一個虛擬研討會，深入闡明了Microsoft對量子計算的規劃。研討會的參與者是四位來自于Microsfot量子團隊的成員，分別是計算機科學家Krysta Svore、數學家和拓撲量子計算先驅Michael Freedman、物理學家Charlie Marcus和Leo Kouwenhoven，他們負責構建Microsoft的拓撲量子計算機。

拓撲量子比特是支撐Microsoft量子計算機的主要理念，據Freedman介紹，它是由一種新形物質構成的。該拓撲物質所存儲的信息并非本地化于一個特定的位置，而是全局存在在整個拓撲結構中。這一屬性的理念可以用一個繩圈解釋。繩圈上可以打結，也可以不打結。要了解繩圈上是否打結了，我們不能借助于查看繩圈的任何本地屬性，而是必須要查看其整體形態，即繩圈的拓撲。

該屬性背后的物理現象是電子分數化（Electron Fractionalization）。分數化是一個分解電子的過程，表現為馬約拉納費米子（Majorana Fermions）是否存在于給定地點。馬約拉納費米子中編碼了電子的原始信息，并擴展到整個物質中，構成物質的全局屬性。Kouwenhoven是2012年首次發現馬約拉納粒子的研究人員之一，據他介紹，馬約拉納粒子只能在非常低溫的情況下觀測到。它們是兩個同步狀態的量子疊加，一個狀態是粒子存在，另一個狀態是粒子不存在。全局存儲信息的主要優點是防止出現本地誤差。

要構建一個真正的拓撲量子計算機，一個基礎步驟是讓這些分數化的電子依此產生鏈式影響。這正是Microsoft量子芯片的基礎部分，對此Marcus展示了一個原型。其中的一個挑戰是找到一種能控制這種作用的方式，該方式無需測定作用過程，因為測定會破壞疊加效應。Microsoft的解決方案是基于一種工作于4K溫度的低溫經典計算機（Cryogenic Classical Computer），它負責控制工作于0.01K溫度的量子芯片。

據Svore介紹，在低溫計算機上部署了Microsoft的軟件棧，其中包括了一種領域特定語言，該語言是專門為編程可擴展的量子計算機和構建量子應用而設計的。下面的代碼使用Microsoft的新量子語言編寫，相當于實現“Hello World！”：

operation EPR (Qubit q1, Qubit q2) { Body { H (q1) CNOT (q1, q2) }}operation Teleport (Qubit msg, Qubit here, Qubit there) { Body { EPR (here, there) CNOT (msg, here) H (msg) let m_here = H (here) if (m_here == One) { X (there) } let m_msg = H (msg) if (m_msg == One) { Z (there) } }}operation (Result) TeleportTest (Result msg) { Body { mutable res = Zero using (qubits = Qubit[3]) { let msgQ = qubits[0] // 將msgQ設置為消息狀態。 SetQubit(msg, msgQ) Teleport (msgQ, qubits[1], qubits[2]) set res = H (qubits[2]) } return res }}

新語言將完全地集成到Visual Studio中，并支持語法高亮、調試和測試。調試器將會顯示系統量子狀態隨時間的演化情況。Visual Studio還將提供一個可具有多至30個量子比特的量子模擬器。此外，Microsoft還將提供更強大的基于Azure的模擬器，可提供多至40個量子比特。

近些年，我們已看到對量子計算領域的興趣與日俱增，Microsoft并非這一競技場上的首位選手。其中最應關注的是，近期IBM發布了它的16個量子比特處理器，以及稱為“QISKit”的量子SDK。此外，中國的研究人員也給出了里程碑式的重要研究成果。

Microsoft量子計算平臺預覽版有望于今年末發布。

查看英文原文： Microsoft Joining the Race for Quantum Computing