微軟發表全球首款拓撲量子處理器Majorana 1，提升穩定性推進量子運算雲端化

微軟正式發表Majorana 1量子處理器，這是全球首款採用拓撲量子位元（Topological Qubit）的量子晶片，意味著微軟在量子運算領域邁入實用化階段。這款處理器整合了微軟多年在拓撲超導材料的研究成果，並以拓撲核心架構為基礎，朝向百萬量子位元規模發展。

量子運算的發展受限於量子位元的脆弱性，一般量子位元對環境雜訊極為敏感，容易受到干擾而發生錯誤，使得量子糾錯（Quantum Error Correction）成為必要但又極具挑戰性的課題。微軟解釋，拓撲量子位元技術核心概念來自於理論物理中已預測但未曾真正應用的馬約拉納零模（Majorana Zero Modes）。拓撲量子位元與傳統設計不同，其量子資訊受到拓撲性質保護，使其天生具備更高的穩定性，能減少錯誤校正的資源需求，進而提升運算效率並縮小硬體規模。

圖片來源／微軟

微軟解釋，技術突破的關鍵在於拓撲導體（Topoconductor），這是一種新型材料，結合砷化銦半導體與鋁超導體，透過磁場與低溫環境產生拓撲超導態，進一步形成馬約拉納零模。微軟近期發表於《Nature》的研究證實，他們已成功創造馬約拉納準粒子，並能可靠地測量其中的量子資訊。

除了硬體技術的突破，微軟也重新思考了量子運算的控制架構。一般量子運算需要透過類比訊號來精準調整量子態，每個量子位元都需要獨立控制，這使得系統在擴展至更大規模時面臨極大挑戰。反之，Majorana 1的設計展現出高度的可擴展性，其架構不僅能支援大規模量子運算，還能與現有的雲端基礎設施整合。

Majorana 1量子處理器的特色在於其高密度量子位元整合能力，目前微軟已成功放置8個拓撲量子位元，未來計畫擴展至百萬量子位元，以實現大規模、容錯量子運算。Majorana 1的運算單元將拓撲量子位元與控制電路緊密整合，將完整的運算與控制模組封裝於單一晶片，使其具備高計算效率與低延遲特性。

微軟指出，相較於傳統量子處理器依賴外部控制硬體來調整量子態，Majorana 1採用數位化測量導向架構（Measurement-Based Approach），透過數位訊號來驅動計算與錯誤校正。這種設計不僅減少運算延遲，提高計算穩定性，也讓大規模量子計算機的擴展更具可行性。

在執行環境方面，Majorana 1採用低溫運作模式，並已與Azure Quantum基礎設施整合，使其能夠直接部署至Azure資料中心，支援量子與傳統雲端運算的混合應用。由於其封裝設計考量可擴展性，基於拓撲量子位元的特性，可減少部分量子糾錯資源更符合雲端架構需求，加速量子運算技術的實用化。