Nature撤稿！三年前微软在量子计算上的巨大胜利终究是个错误
2021-03-10
来源：悦智网
多年来，为了构建一台能够实际运行的量子计算机，微软一直押注一种称为马约拉纳费米子的量子粒子。三年前，由微软资助的研究团队在《自然》杂志发表的论文称，证明这种粒子确实存在，但这一发现遭到学者的质疑。目前，这篇论文已被撤回。
三年过去，微软2018年的发现却被证明失败了！
刚刚，一个由微软领导的研究团队已经撤回了2018年在《自然》杂志上发表的一篇有争议的论文。
该论文被吹捧为创造实用量子计算机的关键突破，并声称已经找到了难以捉摸的次原子粒子（马约拉纳费米子）的证据。
一项调查发现这项研究遗漏了关键数据。
目前《自然》杂志上已经显示这篇论文被撤回。
为什么被撤稿？
被撤回的论文来自代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）微软物理学家 Leo Kouwenhoven 领导的实验室。
2018年3月，Leo Kouwenhoven 发表论文称他们观测到一种难以捉摸的粒子，称为马约拉纳费米子（Majorana fermion）。
马约拉纳费米子是一种费米子，它的反粒子就是它本身。
1937年，意大利物理学家Ettore Majorana发表了一篇论文，假设了这种粒子的存在，因此得名马约拉纳费米子。
相比于 Kouwenhoven 2012年的研究，这篇2018年的论文称发现了更有力的证据表明马约拉纳费米子是存在的。
这篇论文的发表为 Kouwenhoven个人及其在代尔夫特理工大学的实验室赢得了巨大声誉。
这篇论文声称，在通过极低温半导体线的电流中看到了马约拉纳费米子的存在信号——「零偏峰」（zero-bias peak）。
上个月晚些时候，Kouwenhoven 和他的21位合著者发表了一篇新论文，其中包括了他们实验中的更多数据。
报告的结论是，他们终究没有找到这种珍贵的粒子。
来自作者的一个附注说明，在著名的杂志《自然》上原始论文将被撤回，理由是「技术错误」。
通过分析相关实验的原始数据，该领域的两名物理学家提出了不同的意见。
匹兹堡大学Sergey Frolov教授表示，他在未公开数据中看到了很多问题，包括偏离主线但被论文忽略的数据点。
如果纳入这些数据点，则结论完全不同——马约拉纳费米子并未出现。
这项论文的研究人员表示，「我们为原稿没有足够的科学严谨性向社区道歉。」
欲夺量子霸权：微软押注「马约拉纳费米子」
近年来，谷歌、IBM、微软、英特尔等科技巨头通过不同技术路径不断实现对更多量子比特的操纵。
量子计算机是由量子比特的设备构成，量子比特可以对1和0的数据进行编码，但也可以使用称为叠加态的量子状态来执行传统计算机中比特不可能执行的数学技巧。
实现这一想法商业化的主要挑战是量子态非常脆弱，很容易被热噪声或电磁噪声压制，使量子比特容易出错。
谷歌、 IBM 和英特尔都展示了大约50个量子比特的量子处理器原型，包括高盛和Merck在内的公司正在测试这项技术。
但是大型运行工作可能需要成千上万的量子比特。量子计算机的大部分时间可能需要用于修正自身的故障。
就在2004年，微软公司的研究人员找到了技术战略负责人Craig Mundie，说他们有办法解决阻碍量子计算机发展的一个问题之后，即量子比特的不稳定性，微软对马约拉纳费米子粒子产生了兴趣。
因此，微软采取了一种不同的研究方法，利用理论物理学的论文，提出了一种建立量子位的方法，并声称基于马约拉纳费米子的量子比特将具有可扩展性。
但是经过十多年的研究，发表论文的研究竟出现了错误。
量子计算梦破碎，马约拉纳费米子的发现还需30年
这些难以捉摸的马约拉纳费米子是微软量子计算硬件方法的核心，但是这种方法显然落后于 IBM和谷歌等其它公司。
然而现在，微软团队又不得不承认他们的数据解释存在缺陷，这打破了微软想要率先推出一台可运行的量子超级计算机的希望。
当微软在寻找马约拉纳费米子的时候，谷歌在已有的量子位技术上取得了稳步的进展。
2019年，谷歌开发了一个 54 量子比特的计算机Sycamore，成功演示了「量子霸权」，让量子系统花费约200秒完成传统超级计算机要1万年才能完成的任务。
之后，微软似乎想要对冲量子计算赌注，宣布通过云服务 Azure 提供其他公司的量子硬件访问权限。
微软的量子比特离这个目标还有多远尚不清楚。
曾与微软研究人员合作过的马里兰大学理论物理学家 Sankar Das Sarma 表示，基于马约拉纳费米子的量子计算可能处于类似于1926年第一个晶体管专利申请的阶段。
直到1947年，研究人员才制造出第一个可工作的晶体管； 使计算机工业得以实现的微型硅版本到20世纪50年代后期才被开发出来。
他表示，「我看不出为什么马约拉纳费米子不能存在，或者一旦存在就无法控制。但这可能需要30年的时间。」