微軟的 Majorana 2 量子晶片在研發領域中作為具備自主性的 AI 案例研究

微軟的 Majorana 2 量子晶片本週正式亮相，其所呈現的數據實在令人難以估量： 其量子位元可靠性較第一代提升 1,000 倍，平均量子位元壽命達 20 秒（相較於業界以微秒為單位的標準），並公布了更新後的發展藍圖，目標是在 2029 年前打造出可商業化擴展的量子電腦。 這些數據的背後，是微軟的「Discovery」代理式人工智慧，而該平台或許才是此次發布會中更為重要的部分。

簡單來說：大多數現有的量子晶片只能維持其脆弱的計算狀態不到一秒，隨後便會喪失。而 Majorana 2 則能維持長達一分鐘。微軟以此類比手機電池，其單次充電的續航力並非僅能維持一天，而是長達近三年。

Majorana 2 的開發得到了 Microsoft Discovery 的協助，這是該公司專為科學研發打造的代理式 AI 平台，該平台也於本週正式對外開放。此時間點的安排是刻意為之。這顆量子晶片正是微軟證明該平台確實有效的實證。

微軟 Discovery 代理式 AI 在此實際達成的成就

普遍的敘述是「AI 設計了這顆晶片」。但現實情況更為複雜，甚至可說更引人入勝。將超導材料從鋁改為鉛的決定——微軟表示這是最關鍵的單一變更，對可靠性提升貢獻最大——源自多年來的傳統材料研究，而非 AI 的建議。

微軟 Discovery 的代理程式所處理的，正是圍繞此決策的一切：管理製造工作流程、將過去每次需耗時數週的測量作業自動化、整合近二十年來各自為政的研究數據，並從如此龐大且多元的資訊中，挖掘出任何單一研究人員都無法全面掌握的關聯性。

「當你在這些數據上運行 AI 代理時，它們基本上能夠重新整合並識別出我們人類無法察覺的關聯性，因為沒有任何單一個人能對如此龐大的數據擁有那樣的廣度視野，」微軟量子業務企業副總裁祖爾菲·阿拉姆（Zulfi Alam）表示。

這種框架至關重要，因為它將敘事從「AI 打造了這顆晶片」轉移到更精確的表述：具有代理能力的 AI 壓縮了實驗週期。過去需要經過大量試錯才能找到晶片晶體結構的正確原子級配方，如今透過 AI 驅動的模擬，已能簡化為單次針對性的實驗。

「在新秩序下，透過模擬，你可以識別出高度可能的目標。然後憑藉這項知識，理想情況下你只需進行一次實驗，」阿拉姆說道。

測量問題已獲解決

該團隊描述的具體成果之一涉及量子位元測量：透過判定半導體導線上數十億個電子的數量是偶數還是奇數，來偵測量子狀態的過程。若以人工方式進行，此過程需耗時數週。微軟幾年前曾嘗試利用早期機器學習技術將其自動化，但未能成功。

借助基於 Microsoft Discovery 建構的代理式人工智慧，他們開發出一個專用代理程式，如今能自動且持續地執行此流程，並以任何單一研究人員都無法企及的速度，建構出量子位元狀態的三維地圖。

「運用代理式人工智慧來自動化測量，堪稱一場革命，」阿拉姆表示。該代理程式能同時對數百個參數進行並行電壓調整，這是以線性與結構化思維運作的人類研究人員所無法做到的。

負責領導微軟量子計畫的技術院士切坦·納亞克（Chetan Nayak）表示，這項轉變極為深遠：「代理式人工智慧已滲透到我們幾乎所有的工作中；它已成為我們工作流程中非常自然的一部分。」

Microsoft Discovery 邁向通用化

支撐所有這些成果的平台現已向企業客戶開放。Microsoft Discovery 整合了專為科學研究設計的 AI 代理程式、用於研究與推理工作流程的 Discovery Engine，以及企業級的安全性與治理機制。 一款可透過 GitHub Copilot 帳戶在本地端使用的免費 Microsoft Discovery 應用程式，目前也處於早期預覽階段，降低了個別研究人員執行此類代理式工作流程的門檻。

其商業定位十分明確：量子團隊用來壓縮開發時程的相同技術堆疊，如今已開放給任何進行密集研發的組織使用。微軟已觀察到該平台在生命科學、化學與材料、能源及製造業等領域獲得採用。例如，Syensqo 正利用該平台開發用於半導體製造的下一代流體。

關於 2029 年目標的背景說明

針對微軟修訂後的量子發展時程，編輯部必須提出一項警示。該公司基於 Majorana 2 的進展，將目標從 2033 年提前至 2029 年，這雖是顯著的加速，但量子發展藍圖向來有過度樂觀壓縮時程的歷史。 所謂「可靠性提升 1,000 倍」的數據，具體是指相較於 Majorana 1 量子位元所取得的進步，並非直接與 IBM 或 Google 等採用根本不同架構的競爭方案進行對比。

奈亞克（Nayak）本人對此的表述坦率地反映了這項進展的漸進性質：「與去年相比，我們處於什麼位置？ 我們進步了 1,000 倍。」這是一個具有實質意義的年同比里程碑。至於這種進展速度能否維持到 2029 年實現實用級量子運算，這是包括微軟在內，目前無人能回答的問題。

另請參閱：英國 與德國計畫將量子超級電腦商業化

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