微软已经明确表示他们希望在新兴的量子计算软件市场中成为重要的竞争对手。但该公司并没有提到的是：他们要成为量子硬件供应商的雄心。

在最近的Ignite会议上，该公司表示正在开发一种可运行微软量子软件的芯片，并计划开发完整的量子系统。该公司还推出Azure Quantum Service，目前正提供私用版。去年夏天，微软为开发人员开放了其量子开发工具包（QDK）和Q＃编译器和模拟器。

本文中，微软量子计算高级总监Julie Love博士讨论了新的Azure量子服务以及该公司在成为量子硬件公司方面所取得的进步。

微软已经从事量子技术研究很长一段时间，但最近在这一领域加大力度，那么，为什么是现在？

Julie Love：自2000年代初以来，我们在量子计算领域所做的工作和投资的确更加持续。事实上，两年前我们在Ignite大会宣布交付Q＃，这是一种对于程序员来说非常容易使用的语言。

为了实现量子计算的潜力，我们需要聚集全球公司社区、他们的程序员和主题专家。我开展了早期的量子访问计划，我们召集合作伙伴和企业客户与我们的量子算法开发人员会面，并且，我们在那里看到了发展的动力。正是这种势头告诉我们，现在是时候将我们所有的工作带到Azure，包括应用程序、工具和算法。

在这个领域中，您的大多数竞争对手都采用面向硬件的方法来进入这个市场，并且，没有与合作伙伴合作。而微软似乎采用一种面向软件的方法。

Love：其实，我们也是一家硬件公司，我们正在构建自己的量子硬件，并作出大量投资。

让我们从新芯片开始。它本身不是量子芯片，但是具有支持量子软件的功能。这是部分基于x86体系结构还是全新设计？

Love：量子计算的承诺在于，它可以解决世界性变化问题，例如全球变暖以及企业每天面临的问题。为了实现这一诺言，我们需要一个可扩展的完整系统，具有成百上千个量子位，这些量子位必须是逻辑量子位，而不是易受错误影响的嘈杂量子位。一种选择是要么产生很多嘈杂的量子位，然后进行纠错，问题是你需要10,000个物理量子位来进行正确的纠错。

但这就是为什么我们需要在实验室中进行大量开发工作的原因，因为我们认为找出自己的量子位方法很重要。挑战的另一部分是，这些量子位必须与Azure协作（我们很多客户都在Azure），然后在低温环境中大规模控制这些量子位。

与您的硬件合作伙伴和竞争对手相比，此芯片带给市场的价值是什么？

Love：您会看到其中一些（量子）系统需要成群的电线来控制所有这些量子位。但是我们的芯片仅用一根芯片和三根导线就可以控制多达50,000个物理量子位。我们认为这是关键因素。

微软量子硬件系统开发进行得如何？你们的量子软件在哪些内部系统运行？

Love：我们在内部使用一系列量子系统。我们正在开发拓扑量子位，这是数十年的努力，以重新发明构建量子位的方法。如果我们具有较低错误率的量子位，则可以在这种受限的低温环境中以更少的资源进行扩展。

您知道大概何时可以提供完整的微软量子系统吗？

Love：我们在拓扑量子位方面做了很多工作，在材料开发和制造能力方面也做了很多工作，以使该系统具有可扩展性。我们觉得自己正处于边缘，我们将把硬件带到Azure Quantum，它可以与我们合作伙伴的系统并排放置。

像Honeywell和IonQ这样的合作伙伴会使用你们的芯片吗，还是他们会使用已有的芯片？

Love：我们已经生产了这种芯片，它适用于我们的硬件，我们会将其推向市场并提供给其他硬件制造商，让我们拭目以待。

您是否希望吸引HPE或戴尔等OEM使用您的芯片？

Love：我们将会尝试这样做。

在企业IT环境中，整合量子算法和经典算法解决特定问题，这是最好最快的方法吗？

Love：量子将是与传统计算机一起工作的混合架构。如果你放眼更大的领域，量子系统最有希望的领域是化学、科学、优化和机器学习。因此，正如你现在使用Azure中的加速选项一样，以及使用GPU或FPGA用于大型工作负载一样，你将同时使用量子系统和经典系统（算法），无论是结合使用还是分开使用，以根据复杂性来解决一系列问题。

过去几年中，微软一直致力于在Windows和Linux之间架起桥梁。在Azure Quantum和Linux之间也会吗？

Love：通过Q＃和QDK等产品，我们构建了一个非常开放的环境，在其中，你可以启用Linux VM，并使用它调用量子系统。那里不会有任何不一致。Q＃和QDK为开发人员提供了一套调试工具，使我们能够分析代码并了解运行时间。我们可以迅速发现是什么正在消耗资源并降低运行时间。我们将会开发出可在未来量子系统运行的解决方案，并在一天半的时间内解决复杂的问题，而不像经典系统需要花费数万年时间。

这种算法工作是我们现在可以做的事情。我们的团队现在可以解决困难的计算问题，尤其是在优化方面。我们发现在Azure中使用量子方法学到的窍门，可以应用到经典计算机上，就像我们现在在凯斯西储大学所做的工作一样。

如您所说，微软已经在量子计算作出大量投资。高层管理人员是否开始对收益施加压力？

Love：微软有能力长期投资于这项技术。多年来，我们看到这项技术存在巨大潜力，可帮助解决挑战问题，但同时我们也看到企业所面临的挑战。真正令人兴奋的是我们所说的量子启发式算法，这是可与常规硬件结合的量子算法。我们已经在那里看到了加速。

作为一名物理学家，我知道，当你从不同的角度来思考问题时，你会得出不同的数学公式和不同的方法。我们已经看到Azure中这些量子启发的算法可以改变企业的工作方式。并且，当我们在下面放置量子硬件时，你将获得另一个二次加速。