微软三年前在量子计算上的重大突破是“误会”？原始论文或被撤回
北京时间 2 月 13 日，WIRED 发表了一篇题为《Microsoft’s Big Win in Quantum Computing Was an ‘Error’ After All》的文章引发了业内人士的关注，该文章指出：三年前，荷兰物理学家兼微软员工 Leo Kouwenhoven 发布的一则有关发现“天使粒子”马约拉纳费米子（Majorana fermion）存在的有力证据的论文存在问题，因为他们三年后发现无法找到该粒子，新的实验数据出现在 Kouwenhoven 和其他 21 位合著者发表的一篇新论文。在随附说明中，作者也表示三年前发表的论文或将以“技术错误”为由撤回。
WIRED报道截图
新论文
这个消息之所以引发业内人士的广泛关注，主要在于“天使粒子”对于量子计算领域发展的重要性。
在当初的研究中，微软的研究人员表示发现了“天使粒子”马约拉纳费米子（Majorana fermion）存在的相当有力的证据，电子在他们的导线中分裂成半体，这对于让微软造一台能够工作的量子计算机而言是至关重要的。如果一切成真，至少说明在人工制备 / 调控、操纵量子态领域取得了巨大进展，有助于量子信息科学发展和应用。
当时，IBM、谷歌、英特尔等大公司（甚至还有一些初创公司）已经造出具有多个量子比特的量子计算机。微软在这之中看起来是落后的，甚至没有产生一个量子比特。
但是，虽然当时的谷歌有报道过 72 量子比特的计算机，但这些都是不精确的量子比特，来自外部环境的微小震动或能量都可能导致计算错误。而微软的“拓扑”量子计算机可能能够大大降低噪音。微软量子计算业务发展总监朱莉·乐福（Julie Love）几周前接受采访时说：“我们的一个量子比特将会有 1000 个、甚至 10000 个嘈杂的量子比特那样强大。”微软的研究人员今年取得了一系列重要进展，包括这篇发表在《自然》论文。
可惜，该发现在今天看来是无法被证实的。WIRED 在报道中提到一位知情人士的说法是三年前的论文是研究人员犯错所致，但并不是故意误导大家。不过该说法尚未得到证实。
过去三年，其实也有很多研究人员对这一突破提出过质疑，但研究人员并未直接承认过有问题，比如物理学家 Sergey Frolov 就曾在推文中质疑论文中缺失数据。
量子计算作为一个快速发展的领域，表面上看，是从 1927 年海森堡（Heisenberg）提出的不确定性原理（Uncertainty Principle）开始的。1981 年在 IBM/MIT 会议上，理乍得·费曼（Richard Feynman）的挑战宣告了量子计算的神话阶段。1994 年，彼得·秀尔（Peter Shor）证明了，相较于经典计算机，量子电路可以以指数级的速度对质因数进行分解，该领域迎来了第一次的实际突破。
多年以后，量子计算成为大型公司（IBM）、专业初创公司以及越来越多的 公共部门 的兴趣所在。世界各国正对量子技术进行数十亿美元的投资。之所以如此是因为，从政策制定到数据分析，一直到实验物理和化学的一些最奇特的领域，这项新技术将产生显著的影响。
你可能已经开始猜测，哪些行业最有可能被即将到来的量子革命颠覆，可以肯定的是，任何一个以复杂的逻辑问题为主要内容的行业都将首当其冲，受到的影响也最为严重。
举例来说，由于量子计算的广泛采用，网络安全将会发生翻天覆地的改变，远远超出目前人们的认知范围。即使是现在，也有人认为，作为一个社会，我们在采取措施保护自己的网络安全方面相对随意，即使撇开 那些在这方面做得不够好 的人不谈，也是如此。这种印象很可能会因后量子计算时代的现状而变得更加复杂。加密规则将会在一夜之间被改写。在现存的基于质因数分解的密码系统中，没有一个是量子计算机无法轻而易举地攻破的。因此，密码系统可能会变得更有创意（使用更多基于问题或网格的加密），我们有望看到转向更安全的、基于量子计算的密码系统，用于存储有价值的信息以及防范黑客攻击。
同样，随着量子计算的采用，任何重要的优化技术领域都将发生显著的变化。任何数据库都无法与量子计算机的处理速度相提并论。在 Grover 算法 等量子算法的推动下，量子搜索可以从数据库中更全面地返回相关结果，只需对数据库进行更少的查询，而这正是经典计算机所无法完成的。不出所料，事实证明，在投资研究 量子计算的可能性 方面，Google 是最热衷的一方。
当然，量子计算将使创新和研究的另一种可能性成为可能，因为有了量子计算，我们将有一个真实的环境来运行量子模拟。当然了，试图用经典的方法来模拟量子环境肯定是不精确的，充其量也是非常低效的，而且随着人们实验野心的增长，在最有趣的程度上也是不可能实现的。如果有机会进入真正的量子计算环境，能够准确地模拟和仿真量子条件，我们将看到依靠更好地理解量子力学的各种 化学 和 纳米技术 取得指数级的进展。
每当技术的发展成为公众讨论的话题时，大家都想知道——“这个新装置对机器学习的影响可能是什么？”而且，如果你的审问官是一个更热心的人，会问你“它有可能毁灭我们所有人吗？”
按照传统理解，机器学习将会被量子计算引入一个新时代——它已经是证明“量子霸权”（Quantum supremacy）主要倡议的主题。
一种整数因式分解的算法，已经被理解为量子计算的专利，将立即推翻任何传统上对系统智能极限的理解，甚至是对非直觉模式的理解，而这种理解可以通过计算机实现。
量子计算机可以处理的数据量之大，可以很好地用于 机器学习。得益于量子技术，几乎可以肯定的是，非监督学习和强化学习将会加速发展。正如我们所看到的，量子计算机能够支持比经典计算机更雄心勃勃的算法，因此，就某些领域（如 制药、生命科学和金融等领域）的利益而言，经典计算机的可能性已经接近枯竭。
量子计算并不是以未来的量子“桌面”开始和结束的：在量子计算研究的下一章中，基于量子现象的信息网络在期待成果清单上占据重要位置。
相对于量子密码学来说，任何量子互联网都要比经典互联网快得多。它也会更安全；毕竟，正如 普林斯顿大学（Princeton University）的这份报告所指出的，“黑客试图窃听量子互联网传输的任何尝试都会扰乱它的状态。”
量子纠缠的原理是量子计算机和量子互联网可行性的核心。一个量子比特被非法观测或干扰？你将会有一个等价的“孪生”量子比特，它可以告诉你关于它的一切。在量子网络中，一个量子比特的状态会告诉你很多关于它与之纠缠的其他量子比特的信息，无论它们之间的物理距离有多远。
其中建议的一种构建量子互联网的可能手段，颇能激起人们的想象力。这是普林斯顿大学电子工程助理教授 Nathalie de Leon 的研究成果，她相信这种新型信息网络的关键就在钻石内。更具体地说，就是钻石的瑕疵。
我们在钻石闪闪发光中看到的颜色，其实就是钻石的瑕疵；但是，只要稍微修改一下它们的化学组成（用一个硅原子代替两个碳原子），这些缺陷区域就会变成完美的光子容器。换句话说，非常适合在量子网络中传输信息。在一个可以想象的未来，我们会发现，自己通过钻石的瑕疵，在量子网络上进行通信。
除却速度和安全性，由于量子计算机的消耗率较低，量子互联网可以意味着相当大的能源节约。目前，互联网的消耗的电量 约占全球总用电量的 10%，如果将 数据中心 和 云计算 的额外能源成本考虑在内，这个比例还会更高。单个量子计算机单元不仅比经典计算机单元的能耗更低；它们还有自己的 架构和云系统 空间，这两者都可以代表着少量但直接的全球数字碳足迹的减少。
正如我们已经看到的那样，量子计算作为一种独特的技术领域，有着巨大的颠覆性潜力，而且看起来，这种颠覆性中很大一部分将是累加性和积极性的，从而增加了整体知识资本，并增强现有的流程和基础设施，而不是将其一扫而空。
很难想象有哪个科技研究领域的创业门槛比量子计算还高。尽管如此，还是有一些有前途的公司以量子计算应用为核心，他们都得到了风险资本的大力支持。即便微软的这次事件对量子领域带来了一些打击，但这依旧会是广大科技巨头们努力的方向。
参考链接：
https://www.wired.com/story/microsoft-win-quantum-computing-error/amp
https://arxiv.org/abs/2101.11456
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