微软Azure Quantum计划取得重大进展，该公司展示了拓扑量子比特构建模组，这项技术是目前最有望能建构出真正具有量子优势的量子计算机。Azure Quantum团队所设计的精密设备，能够由一对马约拉纳零模（Majorana Zero Mode，或称马约拉纳束缚态）引发物质的拓扑相位，进而产生不怕环境噪声的拓扑量子比特。

这项进展之所以令人惊艳，是因为量子激发通常不存在于自然界中，必须在极其精确的条件下，才能被引发出现。从1973年马约拉纳提出马约拉纳费米子假想以来，科学家一直试图创造或是观察该粒子激发现象，而直到最近，科学家意识到，马约拉纳零模可以用于保护量子信息，在实现可靠计算方面能发挥重要作用。

Azure Quantum团队现在能够产生拓扑相位，并量测拓扑间隙，进而量化相位的稳定性。研究团队解释，拥有以马约拉纳零模以及可测量拓扑间隙，来创造和维持量子相位的能力，消除了产生拓扑量子比特的最大障碍。微软量子机器便是使用拓扑量子比特来储存和计算信息。

全世界的科学家，无不致力于开发可用于解决复杂能力的量子计算机，但事实上，要真正能够解决现实中复杂问题的量子计算机，需要拥有一百万或是更多数量的量子比特，目前为止，基于量子门的量子计算机，使用的量子比特都不到130个，微软研究人员提到，当今许多量子比特技术都存在限制，难以达到足以支持商业量子应用的规模。

而这也是Azure Quantum专注于开发拓扑量子比特的原因，与当前其他类型的量子比特相比，拓扑量子比特更有希望，开发出速度更快、体积更小且不容易丢失信息的量子计算机，微软认为，创建更稳定的拓扑量子比特，将是建构工业规模量子机器最快的途径。

但是过去研究拓扑量子比特的科学家，都无法确定是否能运用量子物理来创造拓扑量子比特，直到现在，微软的科学家达成了这项困难的目标，并且制造出能够产生拓扑相位的设备，而在证明拓扑量子比特确实可行之后，微软便能倾全力推进该领域的研究。

微软提到，开发量子计算机的一大挑战，是当量子比特遇到热、偏离的亚原子粒子或是磁场等环境噪声时，就很容易崩溃或是量子去相干。当信息丢失，量子比特不再能够用于计算，错误便会开始产生，量子计算机此时需要投入更多不可靠的量子比特来纠正错误，研究人员举例，这种情况就像是在房间中，让盘子在筷子上旋转，一个小干扰就可能导致一个盘子变得不稳定，并开始撞到其他盘子。

拓扑量子比特内建保护机制，使其不会受到环境噪声影响，这代表执行有用计算和纠正错误所需要的量子比特应该少得多，而且拓扑量子比特还能够快速处理信息，体积也够小，在一个比信用卡上安全晶片更小的设备，可以容纳超过百万个拓扑量子。

创建拓扑保护的量子比特的关键，在于将量子信息编码成一对实体分离的马约拉纳零模，这使得拓扑量子比特能够对环境噪声免疫，噪声并不能与信息相互作用或是破坏，要解锁量子信息的唯一方法，是同时查看两种马约拉纳零模的组合状态。

Azure Quantum团队开发出一种工艺方法，能够以高可控和原子等级的精确度，将半导体和超导体材料分层列印到设备上，在特定磁场和电压条件下，该设备可以产生具有一对马约拉纳零模的拓扑相位。

目前这项技术已经走出实验室理论，并通过反覆试验，进入以模拟、设计和工程材料的实践阶段，但微软量子软体计划领导工程师Krysta Svore提到，在创建可扩展的量子计算机路上，还有更具挑战性的工作要完成。接下来研究团队的工作，还包括让拓扑间隙更强健稳定，并且能够纠缠马约拉纳建构模组来产生量子比特，而且使用量子比特处理有意义的信息，需要在比外太空更冷的温度下进行。

量子计算机理论上，可以利用量子物理特性，包括叠加、纠缠和干涉，以极短的时间，解决具有大量变数的问题，找出可能的解决方案。微软将使用拓扑量子比特技术，开发能够与Azure古典计算资源协同工作的量子计算机，该公司提到，先开发出商用量子加速器的公司，将拥有强大的竞争优势。