***内容来源：*量子前哨（ID：Qforepost）
****编辑丨 慕一 编译/排版丨沛贤
深度好文：1500字丨10分钟阅读
美国政府根据近期的量子技术成果和构建量子计算机的详细计划，加大了对微软Azure量子的资助。
美国国防高级研究计划局 (DARPA) 执行了一项计划，旨在确定建造和运行公用事业规模量子计算机的可行性，该计算机能够可靠、准确地解决经典计算机无法解决的实际问题。
该计划称为"未充分开发的实用规模量子计算系统"(US2QC)，主要投资于那些使用有前景的创新方法来设计和构建功能性、可扩展量子计算机的公司。最近， DARPA选择微软Azure 量子 继续支持基于 拓扑量子比特的 公用事业规模量子计算机的开发。
"随着我们在可扩展量子计算机的设计和验证方面不断取得进步，我们期待扩大与DARPA的合作。在为DARPA详细解释微软Azure量子的技术原理后，我们现在将集中精力设计拓扑量子原型机。"Chetan Nayak博士说到。
Chetan Nayak博士，微软Azure量子硬件团队技术研究员兼杰出工程师。（图片来源：网络）
量子计算领域的研究人员旨在利用"自然的力量"大幅加速科学发现，从而解决异常复杂的问题。
例如，量子计算可以作为一种工具，帮助研究人员发现缓解气候变化或推进清洁能源解决方案的新型材料。然而，由于科学和工程研究急需突破，设计和建造实用规模的量子计算机仍然极具挑战性。
量子计算机使用量子比特来编码信息，而这些量子比特很容易出错，当规模扩大时，会出现更严重的错误。为了解决这个问题，微软Azure量子正设计一种基于拓扑量子比特的容错量子计算机，这种量子比特内置错误保护功能。
而拓扑量子比特独特的可扩展性得益于三个重要特性------体积小、速度快，并且能够以数字方式控制。
微软预计，用拓扑量子比特构建的计算机将扩展到能解决传统计算机无法解决的过于复杂的重大商业问题的水平，例如化学和材料科学领域的问题。因为拓扑量子比特可以比其他类型的量子比特更快地处理信息，所以达到这类实用规模的能力是可能的。
此外，拓扑量子计算机可以在单个芯片上控制超过一百万个物理量子比特，这足以在一定时间范围内执行极其复杂的计算，但该量子计算机体积需要足够小，便于放置。
当容错量子计算机能够每秒执行数百万次可靠的量子操作（rQOPS）时，它比传统计算机更具优势，这是一个新的行业指标，代表了量子计算机解决实际问题的能力。
具有这种能力的量子计算机每万亿次操作最多只会产生一个错误。现有的量子计算机的rQOPS为零，因为它们使用的量子比特不可靠且在运行过程中存在噪声，这意味着它们容易受到环境条件的影响。
（ 图片来源：网络）
在提出各类量子技术路线的当下，DARPA选择了微软的拓扑量子计算路线进行持续投资。所以微软入选的审查过程不仅由DARPA主导，还由美国空军研究实验室、约翰·霍普金斯大学应用物理实验室、洛斯·阿拉莫斯国家实验室、橡树岭国家实验室和NASA艾姆斯研究中心的专家参与。
微软Azure量子团队已经取得的突破，以及硬件和软件设计、采购材料计划和详细的风险管理策略，有助于加大DARPA 的支持力度，以继续评估微软构建量子计算机的研究实力。
拓扑间隙减少了环境噪声对拓扑量子比特的影响，使其趋于稳定状态。
**随着DARPA和微软之间的合作进入下一阶段，微软Azure量子团队将为基于拓扑量子比特的容错原型 (FTP) 开发详细设计。**FTP的设计将确定该小型量子计算机所有组件和子系统的最低性能要求，从而证明构建和运行公用事业规模量子计算机的可行性。
微软的FTP旨在处理存储在多个逻辑量子比特中的信息，代表着数千个物理量子比特，这将为可扩展的量子计算机建立基线。DARPA将获得FTP的架构设计，并由DARPA测试和评估团队的技术专家进行评估。此外，微软在此研究中取得的科学发现将由DARPA在微软的设施中进行独立验证。
微软认为，DARPA决定扩大对微软Azure量子的投资，是对具有挑战性但前景广阔的拓扑量子技术路线的信任，也是对微软设计和构建规模量子超级计算机实力的认可。这一目标的实现将使目前难以解决的问题得到快速解决，为世界带来巨大价值。