編者註：本週一，微軟宣布推出量子計算雲服務。本文詳述了該服務與穀歌和IBM目前正在開發服務的對比，與現存雲服務的異同，該服務得以應用的難度，以及科技行業量子夢想普遍存在的阻礙。

據外媒報導，微軟通過確保Windows在多種類型的硬件上運行，終於實現了它的目標。週一，微軟在其Ignite大會上宣布了一項名為Azure Quantum的雲計算服務，使人們可以在不久的將來通過雲計算平台訪問目前最奇異的硬件：量子計算機。

多家科技巨頭正斥巨資進軍量子計算領域，而微軟正是其中之一。通過利用神奇的量子力學過程處理數據，量子計算有望實現前所未有的計算能力。目前，微軟正準備推出的這項Azure Quantum雲計算功能，預計將為部分客戶提供3台量子計算機原型機的接入服務。這3台原型機分別來自工程巨頭霍尼韋爾（Honeywell）和兩家初創公司——美國馬里蘭大學量子計算初創公司IonQ，以及耶魯大學量子計算初創公司QCI（Quantum Circuits, Inc）。

微軟方面並沒有表示這些量子計算機已經可以正式投入使用。現有的量子硬件功能尚且薄弱，但與競爭對手IBM和谷歌不謀而合的是，微軟高管表示，開發人員和企業應該開始著手使用量子算法和硬件，以幫助業界更好地了解該技術的優勢。

微軟旗下量子計算研究團隊Microsoft Quantum總經理Krysta Svore指出：“我們清楚的知道無法拿出一個通用的解決方案；我們需要的是一個全球性社區。”

微軟的這項Azure Quantum新服務將與其先前發布的量子編程工具以及微軟雲服務相整合。編碼器不僅可以在模擬的量子硬件上運行量子代碼，也可以在霍尼韋爾、IonQ或QCI的真實量子硬件上運行量子代碼。

週一，在美國佛羅里達州奧蘭多市舉辦的2019年度Ign​​ite大會上，微軟正式宣布了這項新服務，並表示將於未來幾個月內推出。該公司的合作夥伴也將在自己的設備中運行微軟的量子計算機，但仍通過互聯網將量子計算機連接至微軟雲服務。微軟也有一個自主開發已久的量子研究項目，但目前尚未製造出任何量子計算硬件。

微軟的Azure Quantum與IBM的一項服務有相似之處，後者從2016年開始提供免費和付費訪問原型量子計算機的服務。上週，谷歌宣佈公司旗下的一個量子處理器在計算方面超越了一台頂級超級計算機，達到了被稱為“量子霸權”的里程碑。谷歌還表示將於不久向部分公司提供遠程訪問量子硬件的服務。

微軟Azure Quantum服務的不同之處在於能讓客戶訪問幾種不同的量子計算技術，這或許是未來量子計算市場的一個方向。

由於量子硬件操作難度大，普遍認為大多數公司將通過雲來獲取這項服務，而不是購買或自己製造量子計算機。到目前為止，IBM和谷歌的服務僅限客戶訪問他們所開發的硬件。

“微軟的模式更像現有的計算行業，雲提供商允許客戶從英特爾和AMD等不同的公司選擇處理器。目前我們正處於量子計算產業發展的階段，企業都想嘗試盡可能多的東西。 ”美國量子計算初創公司Strangeworks的首席執行官William Hurley表示，該企業為程序員提供一種與IBM、谷歌和其他公司的量子計算工具進行構建和協作的服務。

微軟的硬件合作商分別代表了兩種領先但完全不同的量子計算機構建方式。霍尼韋爾和IonQ使用電磁場內的單個離子對數據進行編碼，而QCI使用超導金屬電路，後者的這種方法也受到IBM和谷歌的青睞。

微軟的量子云模型的開發或許還能幫助在量子硬件方面取得成就，但卻由於缺乏自己的雲業務而難以吸引客戶的企業，例如霍尼韋爾和幾家財力雄厚的初創公司。微軟合作夥伴IonQ的首席執行官Peter Chapman表示：“有了這一助力，我們能夠更加專注於自己最擅長的領域，製造出一流的量子計算機。”這家初創公司的早期客戶包括寄希望於量子計算機解決化學問題的陶氏化學公司（Dow Chemical）。

微軟的量子云缺乏公司自主研發的量子硬件。微軟的大型量子研究項目著眼於一種較為青澀的技術。微軟認為從長遠來看該技術更有益，但目前甚至尚未生產出可以進行幼兒園算術水平運算的芯片。

量子計算機的構建基於較為少見的設備——量子位（qubit）。與傳統硬件中的組件一樣，量子位依賴數據運行。但是，由於量子位將1和0編碼為量子機械效應，正如亞原子粒子的自旋，量子位可以翻轉為1和0疊加的第三狀態。與當今人類世界中的任何事物均不同，該狀態允許數學以常規計算機無法簡化的方式進行計算。

科技行業的量子夢想面臨的最主要挑戰是，量子位非常不穩定。量子機械過程非常微妙，易受熱或電磁噪聲影響。IBM、谷歌和英特爾生產的最大芯片大約有50量子位。但目前尚不清楚這些設備是否能用少於一百萬以上的量子位達到更高的使用質量。

對於微軟而言，這場博弈的關鍵是預計將比現有量子位更穩定的拓撲量子位（topological qubit）。該量子位的基礎是操縱一個長期理論存在但直到最近才被發現的亞原子現象，即馬約拉納零模（Majorana zero mode）。該模式以一位1938年神秘失踪的意大利物理學家的名字命名。

儘管已經發現了關鍵現象，微軟仍未開發出拓撲量子位，雖然微軟首席量子執行官Todd Holmdahl曾表示該量子位將於去年年底面世。微軟量子硬件總經理、加州大學聖塔芭芭拉分校的物理學教授Chetan Nayak則回應稱，他的團隊正在努力攻克難題，包括將數百萬個未來量子位放置於矽片上所需的材料科學技術。他表示：“取得的進展令我們非常興奮。”

對於當自主研發的量子處理器準備就緒，微軟是否考慮其結束週一宣布的硬件合作夥伴關係的問題，Nayak給予了否定。但他表示微軟考慮採用一種與筆記本電腦類似的策略，微軟擁有自己的Surface品牌並支持競爭設備。他說：“我們期待多種形式的硬件能夠共存一段時間。”

儘管缺乏自主研究的量子計算硬件，微軟還是​​在周一發布了新的計算機芯片。但這款仍是傳統芯片，不同之處在於其針對超低溫環境運行，從而在量子硬件時代到來時控制相應的處理器。

此外，與穀歌和IBM當前的量子硬件一樣，微軟未來的量子位將需要在特殊的冰箱內冷卻至接近零的絕對溫度。創建一個能夠在緊挨著量子處理器的情況下保持運行的計算機芯片，可以減少控製冰箱外部電子設備所需的大量線路。谷歌的量子芯片僅由外部電子設備控制，上周谷歌表示，佈線是擴大其技術規模的主要挑戰。