微軟CEO Satya Nadella曾表示：量子計算機是未來!如今，Satya Nadella已把糧草備好，他要把量子計算作為微軟戰略的三大支柱之一。隨著AI和混合/增強現實的發展，Nadella認為微軟已經可以在領域內產生重要影響，并且與其競爭對手有了差異化。
但是量子計算機的建立難度很大，這20多年來，微軟一直致力于和世界各地的知名大學合作，將純物理學與計算機科學相結合，將實驗觀念轉化為產品。微軟在量子計算領域的野心很大，他們想要最終建立任何人都可以使用的可擴展的量子計算機。
微軟量子計算機的新方法：Majorana粒子
微軟的量子計算方法與DWave等公司所使用的技術不同，采用了一種新的方法來創建量子位，量子位是整個量子計算的核心。在與大學研究人員合作中，Microsoft一直在探索使用一種新型的粒子，即Majorana fermion。Marjorana粒子在20世紀30年代后期就被提出，但是直到最近才在非常低的溫度下在半導體納米線中被檢測到。
與其他量子方法相比，微軟量子計算機使用的Majorana粒子更穩定，誤碼率更低，擴展了電子狀態，跨越結點，處在讀取狀態時不太可能蒸發。這種量子計算的拓撲方法就是Nadella所說的“a transistor moment for quantum computers”。雖然它可能不是最終的量子處理器，但這無疑是微軟在量子計算道路上的第一步。
構建量子計算機：低溫很重要
量子計算機與我們今天使用的機器非常不同。在常規計算機中，數據“比特”只能存為1或0;而在量子計算機中，量子比特則可存為同時處于1和0的疊加態，因此能同時執行多次計算。量子位需要在接近絕對零度的溫度下，通過另一種專門低溫的計算機來進行編程和讀取結果，量子計算十分適合解決復雜問題，成千上萬個問題幾乎瞬時就可以計算出答案。
如何考慮低溫控制器與運行在超低溫量子計算機上的程序之間的關系?您可以參考深海潛水員如何在水下鉆機上工作。量子計算機是井頭，與世界其他地方的溫度隔絕。這使得低溫控制計算機相當于潛水員的加壓潛水鐘，程序成為外部世界的正常溫度與量子冰箱的極端寒冷之間的踏腳石，就好像潛水鐘為潛水員在極端工作中保駕護航。
微軟的量子計算機不太可能運行在自己的數據中心。他們需要專門的冰箱來冷卻由精心生長的納米線構建的量子位。微軟的大學聯盟可能會分別制造每個部分，然后它們組合在一起，交付給當代的測試系統。
如何寫量子代碼
微軟打算在Azure中嵌入量子硬件，運行量子模擬器來幫助測試量子代碼，然后再部署到實際的量子計算機。同時微軟也在開發一種新的語言來幫助開發人員在Visual Studio中編寫量子代碼。
微軟研究院已經在Liqui|>(通常稱為Liquid)的量子編程環境中進行了第一次削減，這是一套用于在具有32GB內存的PC上模擬30量子位環境的工具。微軟表示，在Azure 16TB中，您可以部署大于40個量子位的大型量子模擬器，盡管如此，在不加速實際量子計算機的情況下，解決問題時仍然需要很長時間。
使用Liquid，程序員可以通過F#來實驗關鍵的量子計算概念，了解如何構建算法來處理復雜的數學概念，以及了解如何使用低級錯誤校正算法。
微軟新的量子計算語言將基于Liquid的經驗教訓來開發，但不會基于F#。該語言的名稱尚未公布，但有趣的，是Visual Studio中編輯的量子代碼的早期屏幕截圖似乎與傳統Quick Basic具備相同的文件擴展名。
微軟研究院Redmond Quantum負責人Krysta Svore表示他們正在進行的微軟量子項目的最迷人的一面是采用低級量子算法來處理實驗硬件，并找到從熟悉的高級語言生成它們的方法。如果Svore的團隊成功，程序員無需知道正在編程的量子計算機，只需將編寫代碼，并將其發布到Azure，運行。
這一項目旨在使得程序員可以專注于代碼，而不考慮底層量子電路。例如，程序員不需要構建構建量子傅立葉變換所需的連接，就可以調用QFT庫，編寫另外的代碼來準備、加載和讀取數據。如Svore所說，許多量子算法是混合，混合預處理和后處理的量子行為，會經常作為循環運行在經典的超級計算機中。
AI技術還有一個角色，使用機器學習來識別代碼元素，了解它們在何處以及如何最好地工作。
開發者通向微軟量子計算的道路
對Liquid進行實驗的開發人員將能夠將其應用程序帶入新平臺，并使用遷移工具來幫助過渡。使用基于Azure的量子模擬器會更有利，因為它比PC支持更多的量子位。同時它還允許程序員探索運行基于執行的并行性，程序員可以在同一數據上運行多遍，而不是使用更熟悉的GPU數據并行模型。
當程序員使用80量子位操作時，就可以充分感受到計算的意義。Svore指出，無論擁有多少個量子位，量子計算機中的單個操作都需要100ns。在經典計算中，同樣的操作需要比可見宇宙中更多的粒子，比宇宙的壽命要長。解決100ns這種問題將是一個巨大的飛躍，為科學計算開辟了新的方向。
微軟的量子計算工作是未來計算的一大賭注。雖然，目前這一領域的研究取得了一些成果，但是毫無疑問我們現在還停留在研究階段。
Microsoft的量子計算工作如果可以提供一個編程環境，讓我們能夠快速，反復地將困難問題轉化為量子算法，同時也不必脫離之前熟悉的IDE和并行編程結構。那么微軟將以我們無法想象的方式真正改變世界。
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