微軟聲稱 Majorana 2 量子晶片穩定性提升千倍，物理學界仍保持懷疑

量子運算領域有個公信力問題。這個承諾將帶來革命性突破的領域已走過二十多年，留下一串印象深刻卻鮮少能撐過獨立物理學家嚴格審查的公告。當微軟（Microsoft）在 6 月 2 日的 Build 2026 大會上展示第二代拓撲量子晶片 Majorana 2 時，帶來的既是公司有史以來最具說服力的量子位元效能數據，也帶來了那片熟悉的科學質疑陰影。

主要宣稱相當驚人：Majorana 2 的量子位元穩定性較前代提升千倍，平均壽命達 20 秒，部分實例甚至接近一分鐘。相較於 Majorana 1 的 5 至 10 秒，這是量子相干性物理層面的真實進展。微軟同時表示，這項突破將公司推出可商業化、可擴展量子電腦的時程提前至 2029 年——大約比原先預估提早了一半。

拓撲量子位元的理論優勢

要理解微軟 Majorana 方法為何既在理論上令人期待、在實驗上又備受爭議，需要先了解量子位元為何如此難以維持穩定。

傳統量子位元——無論是超導環、捕獲離子還是光子——將量子資訊存儲在對環境干擾極度敏感的物理狀態中。一個來自附近電子設備的光子、一次輕微震動或微小的溫度波動，都能瞬間讓量子態崩潰。整個量子錯誤更正領域的存在，就是為了繞過這個脆弱性——而代價高昂：取決於錯誤率，可能需要數千個物理量子位元才能維持一個可靠的邏輯量子位元。

微軟的方法，建立在物理學家 Alexei Kitaev 的理論工作之上，提出了一種不同的架構。拓撲量子位元不將資訊儲存在單一物理位置，而是分散在稱為「馬約拉納費米子」（Majorana fermions）的奇特準粒子之間。核心洞見在於：以「奇偶性」（導線中電子數目的奇偶）編碼的量子資訊，天然就較不敏感於局部干擾——你必須同時干擾整條導線，才能破壞編碼的狀態。

這種「硬體保護」方案若能成立，將大幅降低錯誤更正的開銷，讓較少數量的物理量子位元就能達到實用運算所需的錯誤率。

帶來效能提升的材料升級

Majorana 2 相較於前代的效能改善，主要源自超導材料的更換。第一代使用鋁超導體；Majorana 2 改用鉛。鉛的物理特性似乎能更有效地屏蔽導致量子退相干的外部干擾，而微軟工程師藉助一套稱為「Microsoft Discovery」的 AI 代理研究平台，系統性地優化了材料堆疊。

AI 在這片晶片研發中的角色本身就值得關注。Microsoft Discovery 的 AI 代理自動化了過去需要數週才能完成的複雜量測，分析了橫跨近二十年的製程數據，並找出人工研究員在原始製程數據中遺漏的校準問題。微軟量子硬體負責人 Chetan Nayak 表示：「代理能以你想要的任何程度加速工作。它可以只是彙整資訊並摘要，也可以更進一步合成知識，甚至提出有趣的假設。」

量子位元尺寸極為微小——約在百分之一毫米量級——操作速度已降至微秒等級。兩項特性對於未來整合進更大型量子處理器都至關重要。

科學爭議所在

微軟的宣稱遭遇了物理學界一貫的謹慎質疑——而這種謹慎，植根於一個有著沉重歷史的領域。

聖安德魯斯大學（University of St Andrews）物理學家 Henry Legg 措辭直接：「這篇預印本中的任何內容，都沒有解決拓撲量子運算的根本問題，」他指出微軟發表數據中的一個關鍵方法論缺口。展示一個可運作的量子位元，需要兩種類型的量測——X 型與 Z 型——但這項新研究只呈現了 Z 型量測。「呈現的數據中，沒有任何內容能夠證明這些裝置中存在拓撲量子位元或馬約拉納粒子，」Legg 寫道。

核心科學問題是：微軟是否真的創造出馬約拉納費米子——整個方案所依賴的奇特粒子？許多領域內的物理學家仍不相信公司製造出的是真正的馬約拉納粒子，而非以傳統物理模擬出類馬約拉納的訊號。這個領域曾出現多起重大論文撤稿，包括微軟 2021 年在《自然》（Nature）期刊發表、後因審查人員認定數據不支持其主張而撤回的論文。這段歷史使得對任何新馬約拉納主張的獨立驗證格外關鍵。

微軟尚未將 Majorana 2 的結果送交同行評審。

微軟量子策略的賭注

對微軟而言，Majorana 2 代表一場異常漫長的押注。公司自至少 2012 年起就在拓撲量子運算上持續投入，累計投資以數億美元計，並集結了世界頂尖的凝態物理學家。不同於 IBM 和 Google 選擇追求超導量子位元路線並產出了功能日益強大（儘管錯誤率仍高）的量子處理器，微軟把賭注押在一個需要先證明新型準粒子存在的方法上。

若 Majorana 2 的效能數據獲獨立研究人員驗證，且 2029 年的商業量子電腦時程能夠兌現，微軟將在量子硬體上獲得結構性優勢：所需物理量子位元更少、天然錯誤率更低，且比競爭架構更具擴展性。潛在應用——藥物研發、材料設計、金融最佳化、密碼學——代表數兆美元的潛在經濟價值。

若基礎物理站不住腳，微軟則面臨在錯誤路線上投入超過十年的困境。

Constellation Research 分析師 Holger Mueller 形容 Majorana 2 是「一大步躍進」，同時認可獨立驗證是下一個合理步驟。這項公告至少是微軟迄今提出最具可信度的量子硬體主張。它究竟是否如公司堅稱的突破性成就，答案不在 Build 2026 的舞台上，而在於雷德蒙德以外的物理學家獨立檢驗這些裝置之後。

Azure Quantum 雲端量子平台預計將在未來商業服務中整合 Majorana 2 硬體，詳細路線圖將在 2029 年目標日期前公布。