DARPA將繼續資助微軟發展拓樸量子位元電腦

美國國防高等研究計畫署（Defense Advanced Research Projects Agency ，DARPA）將繼續資助微軟Azure Quantum開發拓樸量子位元（Topological Qubit）技術，以發展實用規模（utility-scale）的量子電腦，以解決對於傳統電腦而言，難以解決的困難問題。DARPA的US2QC計畫專門投資具有前景，以創新方式設計和建造可擴展量子電腦的公司，而微軟所發展的拓樸量子位元技術便是DARPA的投資目標之一。

量子運算是運用量子力學原理進行資訊處理和運算的技術，與傳統電腦系統不同，量子電腦使用量子位元作為資訊編碼的基本單位，而非傳統的二進位制位元。但因為量子位元很容易出錯，在擴展時，錯誤也就跟著被放大，而且在縮放時，會更加複雜。因此為了解決這個問題，微軟Azure Quantum設計以拓樸量子位元技術為基礎的容錯量子電腦。

拓樸量子位元是具有內建錯誤保護機制的量子位元，微軟解釋，拓樸量子位元的特別之處在於體積小、速度快，且可以進行數位控制，因此具有可擴展性。微軟預估使用拓樸量子位元技術建造的電腦，足以擴展解決對傳統電腦過於複雜的化學、材料科學等領域的商業問題。

微軟解釋，量子電腦要能夠解決複雜的科學和商業問題，至少需要一百萬個穩定的量子位元，這些量子位元能夠執行1千萬兆次操作，且錯誤率需要遠低於千分之一，但目前的量子系統的量子位元數只有數百個，而且錯誤率在1％到0.1％之間。他們認為，拓樸量子位元是實現可擴展、低錯誤率量子運算的關鍵。

微軟指出，一臺拓樸量子位元電腦可在單一晶片上，控制超過1百萬個物理量子位元，而這足以在實際的時間框架內，執行非常複雜的運算，而且這臺量子電腦的體積小到可以放在衣櫥裡。

拓樸量子位元與基於離子、電子和光子等基本粒子的量子位元技術不同，拓樸量子位元以物質的拓樸狀態為基礎，由於量子資訊是儲存在物理系統的拓樸屬性中，而非單一粒子或是原子的屬性中，因此被認為是目前最為穩定的量子位元。

微軟的拓樸量子位元技術因其創新性和潛力，被DARPA選中並持續獲得投資。隨著與DARPA進入下一階段的合作，微軟Azure Quantum團隊將會開發一個拓樸量子位元電腦容錯原型（FTP），來證明建置和操作實用規模量子電腦的可行性。

FTP的設計重點，在於處理儲存在多個邏輯量子位元中的資訊，這些量子位元代表著成千上萬的物理量子位元，進而替可擴展量子電腦建立基準。DARPA的測試和評估專家會對FTP架構設計進行評估，而DARPA也會在微軟的開發過程中，獨立驗證微軟的科學發現成果。

受DARPA US2QC計畫資助的公司，除了發展拓樸量子位元技術的微軟之外，還有運用光子進行量子運算的PsiQuantum，以及使用光學捕捉原子量子屬性進行量子運算的Atom Computing。