Microsoft will innerhalb eines Jahrzehnts einen Quanten-Supercomputer bauen

Microsoft will innerhalb eines Jahrzehnts einen Quanten-Supercomputer bauen

Zeitstempel: 5. Juli 2023, 10:00 Uhr
Microsoft will innerhalb eines Jahrzehnts einen Quanten-Supercomputer bauen PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikale Suche. Ai.

Seit Beginn des Quantenwettlaufs setzt Microsoft auf das schwer fassbare, aber möglicherweise bahnbrechende topologische Qubit. Jetzt behauptet das Unternehmen, dass sich sein „Hail Mary“ ausgezahlt hat. sagen Es könnte in weniger als einem Jahrzehnt einen funktionierenden Prozessor bauen.

Die führenden Quantencomputing-Unternehmen von heute haben sich überwiegend auf Qubits – das Quantenäquivalent von Bits – konzentriert, die aus supraleitender Elektronik bestehen. gefangene Ionenoder Photonen. Diese Geräte haben in den letzten Jahren beeindruckende Meilensteine ​​erreicht, werden jedoch durch Fehler behindert, die dazu führen, dass ein Quantencomputer nicht mehr funktioniertausführen Die klassischen scheinen noch in weiter Ferne zu liegen.

Microsoft hingegen setzt sich seit langem für topologisches Quantencomputing ein. Anstatt Informationen in den Zuständen einzelner Partikel zu kodieren, kodiert dieser Ansatz Informationen in den Zuständen übergreifende Struktur des Systems. ImTheoretisch dürfte das die Geräte deutlich toleranter gegenüber Hintergrundgeräuschen aus der Umgebung und damit mehr oder weniger fehlersicher machen.

Dazu müssen Sie jedoch eine exotische Form eines Quasiteilchens namens a erzeugen Majorana Null-Modus (MZMs), was sich als unglaublich schwierig erwiesen hat. Ein neues Papier von Microsoft-Forschern behauptet nun, das Kunststück geschafft zu haben, und hat einen Fahrplan für den Bau eines Computers entwickelt, der eine Million Quantenoperationen pro Sekunde ausführen kann.

"„Auf kurze Sicht war es ein mühsamer Entwicklungsweg, da wir einen physikalischen Durchbruch erzielen mussten, der den Forschern jahrzehntelang entgangen ist“, schrieb Chetan Nayak von Microsoft a blog post. „Wir haben viele Herausforderungen gemeistert und freuen uns, Ihnen mitteilen zu können, dass ein von Experten begutachtetes Papier … belegt, dass Microsoft den ersten Meilenstein auf dem Weg zur Entwicklung eines zuverlässigen und praktischen Quanten-Supercomputers erreicht hat.“

Microsofts Ansatz zum Quantencomputing baut auf einem obskuren Zweig der Mathematik auf, der als Topologie bekannt ist. Es wird verwendet, um grundlegende Eigenschaften der Form eines Objekts zu beschreiben, die sich nicht ändern, wenn es verformt, verdreht oder gedehnt wird.

Das klassisches Beispiel ist die Tatsache, dass ein Donut und eine Kaffeetasse topologisch gesehen die gleiche Form haben, weil sie jeweils ein einzelnes Loch haben – in der Mitte des Donuts und am Henkel der Tasse. Ein Biss in den Donut oder das Zersplittern der Tasse ändert nichts an der Gesamtform, wohl aber das Schneiden des Donuts in zwei Hälften oder das Abbrechen des Henkels.

Die Erkenntnis aus dem Quantencomputing ist, dass, wenn man Informationen im topologischen Zustand eines Systems speichern könnte, dieses ähnlich resistent gegenüber geringfügigen Störungen wäre. Das könnte es weitgehend immun gegen die Art von Umgebungsgeräuschen machen, die häufig die fragilen Quantenzustände der heute führenden Qubit-Technologien stören.

Frühe Forschungen identifizierten MZMs – ungewöhnliche Ansammlungen von Elektronen, die sich wie ein einzelnes Teilchen verhalten – als vielversprechende Kandidaten für die Schaffung „topologischer Qubits“. Theoretisch können die Pfade mehrerer MZMs miteinander verwoben werden, um eine topologische Struktur zu schaffen, die Quantenberechnungen durchführen kann. Jedes sogenannte „Geflecht“ zwischen einem Paar MZMs wirkt effektivs als Logikgatter.

Aber die Erstellung dieser topologischen Qubits hat sich als unglaublich schwierig erwiesen. Es ist nicht nur schwierig, Hardware zu bauen, die MZMs produzieren kann, es ist auch schwierig sehr schwierig, sie zu unterscheiden aus einer Vielzahl ähnlicher Quantenzustände, die für den Bau von Quantencomputern nicht von Nutzen sind. Tatsächlich gab Microsoft 2018 bekannt, dass sie MZMs in Nanodrähten entdeckt hatten, die mit einem Supraleiter verbunden waren, aber die Ergebnisse mussten stimmen 2021 zurückgezogen nachdem andere Gruppen das nicht replizieren konntenm.

Nun behauptet das Unternehmen jedoch, bewiesen zu haben, dass es MZMs in ähnlichen Geräten erzeugen kann. Microsoft veröffentlichte letztes Jahr vorläufige Ergebnisse, aber jetzt wurde die Forschung in der Fachzeitschrift veröffentlicht Körperliche Überprüfung B.. Während die Eine frühere zurückgezogene Studie stützte sich diesmal auf die Erkennung eines plötzlichen Anstiegs der elektrischen Leitfähigkeit des Drahtes aAnschließend verwendeten sie ein strengeres Protokoll, das an beiden Enden der Leitung nach Signaturen von MZMs suchte.

Nayak sagte New Scientist dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein Gerät, das diesen neuen Test bestanden hat, tatsächlich kein MZM aufweist, geringer war als acht Prozent. Andere Forscher waren weniger überzeugt, wobei mehrere davon aussagekräftig waren New Scientist dass der neue Test immer noch Mängel aufwies und dass einige Details in den Daten darauf hindeuten, dass die Ergebnisse die Folge anderer Quanteneffekte sein könnten.

Dennoch sagt Microsoft, dass das Ergebnis den ersten Schritt in seinem Projekt abschließt Sechs-Punkte-Roadmap einen topologischen Quanten-Supercomputer zu schaffen. Nachdem das Unternehmen nun MZMs generiert hat, besteht der nächste Schritt darin, sie zur Erstellung topologischer Qubits zu verwenden, bevor viele davon aneinandergereiht werden.

Auch wenn das wie ein langer Weg erscheinen mag, Krysta Svore von Microsoft sagte Tech Crunch sie sehnen sichIon in der Lage zu sein, innerhalb eines Jahrzehnts einen vollwertigen Quantencomputer zu bauen, der eine Million Quantenoperationen pro Sekunde ausführen kann.

Aber Microsoft ist nicht der Einzige, der an dieser Front Fortschritte macht. MZMs fallen in eine Klasse von Quasiteilchen, die als nichtabelsche Anyon bezeichnet werdens, und sie sind nicht die einzigen, mit denen sich ein topologischer Quantencomputer erstellen lässt. In Mai, sowohl Google als auch Quantinuum behaupteten, gezeigt zu haben, dass ihre Hardware auch diese Anyons erzeugen kann.

Es bleibt unklar, ob dies den Beginn einer großen Verschiebung in der Quantencomputerlandschaft hin zu topologischen Ansätzen darstellt. Aber es iEs gibt immer mehr Anzeichen dafür, dass sich Microsofts frühes Wetten auf die Technologie bald auszahlen könnte.

Bildnachweis: Microsoft Azure

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