تريد Microsoft بناء كمبيوتر فائق الكم في غضون عقد من الزمن

تريد Microsoft بناء كمبيوتر فائق الكم في غضون عقد من الزمن

الطابع الزمني: 5 يوليو 2023 ، الساعة 10:00 صباحًا
تريد Microsoft بناء حاسوب كمي عملاق خلال عقد من الزمن لذكاء بيانات PlatoBlockchain. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.

منذ بداية السباق الكمومي ، وضعت Microsoft رهاناتها على الكيوبت الطوبولوجي المراوغ ، والذي من المحتمل أن يغير قواعد اللعبة. الآن تدعي الشركة أن البرد ماري قد أتى ثماره ، قول يمكنه بناء معالج عامل في أقل من عقد.

ركزت شركات الحوسبة الكمومية الرائدة اليوم في الغالب على الكيوبتات - المكافئ الكمي للبتات - المصنوعة من إلكترونيات فائقة التوصيل ، الأيونات المحاصرة، أو الفوتونات. لقد حققت هذه الأجهزة إنجازات رائعة في السنوات الأخيرة ، لكنها تعوقها أخطاء تعني أن الكمبيوتر الكمي قادر على الخروجنفذ الكلاسيكية لا تزال تبدو بعيدة بعض الشيء.

من ناحية أخرى ، لطالما دافعت مايكروسوفت عن الحوسبة الكمومية الطوبولوجية. بدلاً من ترميز المعلومات في حالات الجسيمات الفردية ، يقوم هذا النهج بترميز المعلومات في ملف الهيكل الشامل للنظام. في الهذا من شأنه أن يجعل الأجهزة أكثر تسامحًا إلى حد كبير مع ضوضاء الخلفية من البيئة ، وبالتالي فهي أكثر أو أقل مقاومة للخطأ.

للقيام بذلك ، على الرغم من ذلك ، تحتاج إلى إنشاء شكل غريب من أشباه الجسيمات يسمى a وضع صفر ماجورانا (MZMs) ، والتي ثبت أنها صعبة للغاية. تدعي ورقة جديدة من باحثي Microsoft أنهم حققوا هذا الإنجاز ، ووضعت خارطة طريق لاستخدامها في بناء جهاز كمبيوتر قادر على تنفيذ مليون عملية كمومية في الثانية.

"لقد كان مسارًا شاقًا للتنمية على المدى القريب لأنه تطلب منا تحقيق اختراق في الفيزياء استعصى على الباحثين لعقود ، "كتب شيتان ناياك من Microsoft في لبلوق وظيفة. "للتغلب على العديد من التحديات ، يسعدنا أن نشارك أن الورقة التي تمت مراجعتها من قبل الأقران ... تثبت أن Microsoft قد حققت أول إنجاز نحو إنشاء كمبيوتر عملاق كمي موثوق به وعملي."

يعتمد نهج Microsoft في الحوسبة الكمومية على فرع غامض من الرياضيات يُعرف باسم الطوبولوجيا. يتم استخدامه لوصف الخصائص الأساسية لشكل الكائن التي لا تتغير عند تشوهها أو ثنيها أو شدها.

• مثال كلاسيكي هي حقيقة أن الدونات وكوب القهوة طوبولوجيًا لهما نفس الشكل لأن لكل منهما ثقبًا منفردًا - في وسط الكعكة ومقبض الكوب. لا يؤدي أخذ قطعة من الكعك أو تقطيع الكوب إلى تغيير الشكل الشامل ، ولكن قص الدونات إلى نصفين أو قطع المقبض قد يؤدي إلى حدوث ذلك.

إن البصيرة للحوسبة الكمومية هي أنه إذا كان بإمكانك تخزين المعلومات في الحالة الطوبولوجية للنظام ، فإنها ستكون بالمثل مقاومة للاضطرابات الطفيفة. وهذا يمكن أن يجعله محصنًا إلى حد كبير من نوع الضوضاء البيئية التي تتداخل بشكل متكرر مع الحالات الكمومية الهشة لتقنيات الكيوبت الرائدة اليوم.

حددت الأبحاث المبكرة MZMs - تكتلات غير عادية من الإلكترونات التي تتصرف كجسيم واحد - كمرشح واعد لإنشاء "كيوبتات طوبولوجية". من الناحية النظرية ، يمكن أن تتشابك مسارات MZM المتعددة لإنشاء بنية طوبولوجية قادرة على تنفيذ الحساب الكمي. كل ما يسمى "جديلة" بين زوج من MZMs تعمل بشكل فعالs كبوابة منطقية.

لكن إنشاء هذه الكيوبتات الطوبولوجية أثبت أنه صعب للغاية. ليس من الصعب بناء أجهزة قادرة على إنتاج أنظمة MZM فحسب ، بل إنها كذلك من الصعب جدا تمييزها من مجموعة متنوعة من الحالات الكمومية المماثلة التي لا فائدة منها لبناء أجهزة الكمبيوتر الكمومية. أعلنت Microsoft في الواقع أنها اكتشفت MZMs في أسلاك نانوية متصلة بموصل فائق في عام 2018 ، لكن النتائج يجب أن تكون كذلك تراجعت في عام 2021 بعد أن لم تتمكن المجموعات الأخرى من تكرارm.

على الرغم من ذلك ، تدعي الشركة الآن أنها أثبتت قدرتها على إنشاء MZM في أجهزة مماثلة. مايكروسوفت صدر النتائج الأولية العام الماضي، ولكن الآن تم نشر البحث في المجلة التي يراجعها الأقران المراجعة البدنية ب. وعلى الرغم من أن اعتمدت الدراسة السابقة المتراجعة على الكشف عن ذروة مفاجئة في التوصيل الكهربائي للسلك ، هذه المرة aاستخدموا بروتوكولًا أكثر صرامة يبحث عن توقيعات MZM في طرفي السلك.

ناياك قال عالم جديد أن احتمالية أن أي جهاز اجتاز هذا الاختبار الجديد لا يعرض فعليًا MZM كان أقل من ثمانية نسبه مئويه. كان باحثون آخرون أقل اقتناعًا ، مع قول العديد منهم عالم جديد أن الاختبار الجديد لا يزال به عيوب وأن بعض التفاصيل في البيانات تشير إلى أن النتائج قد تكون نتيجة لتأثيرات كمومية أخرى.

ومع ذلك ، تقول Microsoft إن النتيجة تمثل الخطوة الأولى في برنامجها خارطة طريق من ست نقاط لإنشاء حاسوب عملاق طوبولوجي. الآن بعد أن أنشأت الشركة MZMs ، فإن الخطوة التالية هي استخدامها لإنشاء كيوبتات طوبولوجية قبل تجميع العديد منها معًا.

في حين أن هذا قد يبدو وكأنه طريق طويل ، فإن Krysta Svore من Microsoft قال أزمة التكنولوجيا يتصورونأيون القدرة على بناء كمبيوتر كمي واسع النطاق قادر على مليون عملية كمومية في الثانية خلال عقد من الزمن.

لكن مايكروسوفت ليست الوحيدة التي تحرز تقدمًا على هذا الصعيد. تقع MZMs في فئة من أشباه الجسيمات تسمى non-Abelian anyons، وهم ليسوا الوحيدين الذين يمكن استخدامها لإنشاء كمبيوتر كمومي طوبولوجي. Iن مايو ، كلاً من Google و Quantinuum زعموا أنهم أظهروا أن أجهزتهم يمكن أن تولد أيضًا هذه الأيونات.

لا يزال من غير الواضح ما إذا كان هذا يمثل بداية تحول كبير في مشهد الحوسبة الكمومية نحو المناهج الطوبولوجية. لكن ذلك iدليل متزايد على أن مقامرة Microsoft المبكرة على التكنولوجيا قد تكون على وشك أن تؤتي ثمارها.

حقوق الصورة: Microsoft Azure

الطابع الزمني:

اكثر من التفرد المحور