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三重态超导和量子比特
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目前大多数量子计算机原型都使用超导材料进行量子计算，因为这些材料能够保持量子特性更加稳定，而主要的替代方案是所谓的“囚禁离子量子计算机”。
到目前为止，只有囚禁离子模型被证明是足够可靠的，但它们在可包含的有用量子比特数量方面非常有限（量子计算机相当于普通计算机的比特）。
当然，理想的选择是改进超导材料，使其适用于量子计算。在这方面已经取得了一些进展，尤其是在以下方面： 晶格手术以及 使用寿命更长的量子比特但即便如此，这仍然不足以制造出商用、可扩展的超导量子计算机。
自旋电子学是计算机科学的另一个前沿领域，它利用粒子的量子特性——自旋，而不是像经典电子计算那样利用电荷。迄今为止，量子计算和自旋电子学虽然有所关联，但尚未直接结合，因为超导材料本身不具有自旋。至少目前如此。
（您可以了解更多关于自旋电子学的知识） 在我们专门介绍这项技术的文章中)
挪威科技大学和意大利萨勒诺大学的一个研究团队可能已经发现了一种三重态超导体，这是一种具有独特自旋特性的超导体。
这种新型超导材料可能彻底改变超导量子计算机的制造方式。他们将研究成果发表在《物理评论快报》上，标题为“通过逆自旋阀效应揭示非中心对称NbRe中的本征三重态超导性“。
“三重态超导体是许多从事固态物理研究的物理学家梦寐以求的目标。三重态超导体材料是量子技术，尤其是量子计算领域的‘圣杯’。”
与此同时，来自哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所、挪威科技大学、荷兰莱顿高等计算机科学研究所、瑞典查尔姆斯理工大学、德国雷根斯堡大学以及该公司的另一组研究人员也参与了这项研究。 量子机器 发现了一种新的高效波动检测方法，可以解决困扰超导材料的关键缺陷问题。
他们将研究结果发表在《物理评论X2》上，标题为“超导量子比特中弛豫速率波动的实时自适应跟踪“。
三重态超导体
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| 技术 | 量子位稳定性 | 可扩展性 | 能源效率 | 到期日 |
|---|---|---|---|---|
| 超导 | 中 | 高潜力 | 低温（低温学） | 商业飞行员 |
| 捕获离子 | 高 | 有限 | 中 | 商业飞行员 |
| 三重态超导（提议） | 可能很高 | 理论 | 潜在改善 | 实验 |
为什么重要？
理论上，自旋可以成为量子比特之间以及不同量子计算机之间量子信息传输的完美媒介。
问题在于，就目前而言，这项技术太不稳定，信息传输也太复杂，因此不具备实际应用价值。
然而，如果我们能够获得三重态超导体，情况可能就不同了。这是因为它们可以无能量损失地转移自旋，因此超导粒子本身就携带自旋。
“三重态超导体使得许多不寻常的物理现象成为可能。这些现象在量子技术和自旋电子学领域有着重要的应用。”
因此，虽然普通的单重态超导体可以无电阻地传输电流，但三重态超导体还可以以绝对零电阻传输自旋流。因此，量子计算机或自旋电子计算机可以实现超高速运行，同时几乎无需消耗任何电力！
铌铼合金
研究人员在工作中发现，铌铼合金 NbRe 表现出三重态超导体的特征行为。
更准确地说，他们发现了“反向自旋阀效应”，这是……的一个特例。 巨磁阻这是多层材料的一种磁性，该发现获得了 2007 年诺贝尔奖。
这本身并不能证明 NbRe 是三重态超导体，但它确实证明它的行为方式与传统的单重态超导体不同。
长期潜力
由于 NbRe 很容易以薄膜形式获得，而且异质结构的简单性使其成为超导自旋电子学潜在的可扩展平台，因此这项发现具有额外的潜力。
此外，该材料在相对较高的温度下（至少按照超导材料的标准来看）可以作为超导体工作，即在绝对零度以上 7 摄氏度（-273.15 °C，-459.67 °F）即可，而大多数其他候选材料只需要绝对零度以上 1 度即可。
然而，铌和铼都是昂贵且稀有的金属，因此它们不会直接降低量子计算机的成本。
下一步将由其他研究人员证实这些发现，并进行进一步的测试，以证明三重态超导性。
三重态超导体还可以用来制造一种非常奇特的粒子，称为“马约拉纳粒子”，它是三重态超导体自身的反粒子。因此，它可以稳定地在量子计算机中执行计算。
其他研究人员也 越来越接近利用马约拉纳粒子 微软已经拥有 带有马约拉纳零模式（MZM）的芯片这似乎是量子计算未来发展的一个越来越有前景的方向。
检测量子材料缺陷
变化太快
嵌入量子比特的材料通常存在缺陷，这些缺陷是导致量子比特不可靠的原因。这些缺陷的空间波动速度极快，有时甚至每秒数百次。
因此，目前检测这些缺陷的方法（可能需要长达一分钟的时间）完全不足以捕捉到它们。事实上，直到现在，没有人确切地知道这种情况发生的速度有多快。
因此，研究人员只能测量平均能量损失率，但这往往无法全面反映量子比特的真实性能。
因此，依赖超导性的量子计算机需要依靠许多“技巧”才能继续执行计算，即使很多时候量子比特已经发生退相干，而用户却无法检测到。
利用经典计算机提供帮助
为了加快缺陷检测速度，研究人员使用了一种名为现场可编程门阵列（FPGA）的专用控制器。这些专用芯片虽然不如CPU或GPU中使用的芯片灵活，但它们高度专业化，在特定任务上速度更快，而且能耗更低。
通过直接在 FPGA 上运行实验，他们只需进行少量测量，就能对量子比特能量的衰减速度做出“最佳猜测”。
虽然这看起来是一个显而易见的解决方案，但正确地对 FPGA 进行编程却非常具有挑战性，尤其是在 FPGA 需要有一定的灵活性时。
他们采用的方法是，芯片在每次量子比特测量后更新其内部“知识”（称为贝叶斯模型）。
来源: 物理评论X
这使得系统能够不断调整其学习量子比特状态的方式，从而尽可能高效地实现这一目标。
“该控制器实现了逻辑、测量和前馈之间的非常紧密集成：这些组件使我们的实验成为可能。”
迈向实时校准
到目前为止，量子计算行业只能“希望”他们的量子比特仍然能够正常工作，并努力降低退相干的概率和速度。
但这种新方法为主动选择可靠的量子比特进行计算开辟了道路，即使使用不太完美的材料也可以。
“借助我们的算法，快速控制硬件几乎可以实时地精确判断哪个量子比特是‘好’的，哪个是‘坏’的。我们还可以在几秒钟内收集到关于‘坏’量子比特的有用统计数据，而不是像以前那样需要几个小时甚至几天的时间。”
从长远来看，这将开辟一个新的研究领域，让我们更好地了解是什么使一个量子比特成为“坏的”，而不是依赖平均值和猜测。
结语
就像电子学诞生之初一样，量子计算的发展也将来自多个方向。
其中一个重要方面是生产更好的超导材料，以便制造出更稳定、更耐用的量子比特。或许还能同时以超导自旋流的形式传输信息。
同时，改进对给定量子比特退相干的检测，可以提供一种传感器和软件驱动的方法，从根本上提高性能，而无需依赖更复杂或难以制造的材料。
投资量子计算创新
Microsoft
(MSFT )
虽然微软以其在 Windows 操作系统领域的强大影响力而闻名，但它在许多其他技术领域也同样占据主导地位。
例如，它是商业解决方案的领导者，包括 Office（Outlook、Word、Excel 和 PowerPoint），还包括公司电话（Teams）、云共享存储（OneDrive）、Visio（图表、图表）、Loop（协作工作区）和 Access（数据库）。
虽然微软并不是云服务的领导者（主要由亚马逊的 AWS 主导），但它通过其 Azure 平台占据了全球云基础设施的 20%，与谷歌 + 阿里巴巴 + 甲骨文的总份额相当。
来源: Statista
微软还拥有 LinkedIn、GitHub、Xbox 以及许多全球最大的视频游戏工作室。
在人工智能方面，微软更注重技术用例和商业应用，而不是消费者应用，尤其是 AI4Science 计划，研究对科学研究有用的人工智能。
例如，通过以下方式加快材料科学家设计新分子或电池电极的工作： 人工智能在不到 32 小时内将 500,000 万个潜在材料缩小到 800 万个候选材料，然后再缩小到 80 个.
来源: Microsoft
联合利华等公司已经在使用这种“生成化学”来加速他们的科学发现.
到目前为止，在量子计算方面，微软似乎落后于谷歌或 IBM；它提供量子计算云服务， Azure量子.该服务还可以提供 “混合计算”，将量子计算与传统的基于云的超级计算机服务混合在一起.
来源: Microsoft
微软于 2025 年初发布了其基于 Majorana 粒子技术的芯片该公司已成为量子计算领域的全球领导者之一。
凭借三重态超导体等新材料或实时校准的新可能性，微软很可能能够继续取得进展，并将这些新工具集成到自己的量子计算机中。
（您还可以阅读 我们的文章将更详细地聚焦微软整体情况。 为了更好地了解公司）。
- 三重态超导体仍处于实验阶段，但前景广阔。
- 实时量子比特校准在不久的将来即可实现，并且切实可行。
- 微软提供多元化的量子投资机会。
- IonQ、Rigetti 和 D-Wave 提供更纯净的扇区灵敏度。
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参考研究
1. F. Colangelo 等人， 通过逆自旋阀效应揭示非中心对称NbRe中的本征三重态超导性. Phys. Rev. Lett. 135, 226002 – 发表于 2025 年 11 月 25 日. 作者： https://doi.org/10.1103/q1nb-cvh6
2Fabrizio Berritta 等人 超导量子比特中波动弛豫速率的实时自适应跟踪。 Phys. Rev. X 16, 011025 – 发表于 2026 年 2 月 13 日。DOI： https://doi.org/10.1103/gk1b-stl3
