Microsoft vuole costruire un supercomputer quantistico entro un decennio

Dall'inizio della corsa quantistica, Microsoft ha scommesso sul qubit topologico sfuggente ma potenzialmente rivoluzionario. Ora l'azienda afferma che la sua grandine Mary ha dato i suoi frutti, detto potrebbe costruire un processore funzionante in meno di un decennio.

Le principali aziende odierne di informatica quantistica si sono concentrate prevalentemente sui qubit, l'equivalente quantistico dei bit, realizzati con componenti elettronici superconduttori, ioni intrappolati, o fotoni. Questi dispositivi hanno raggiunto traguardi impressionanti negli ultimi anni, ma sono ostacolati da errori che significano un computer quantistico in grado di uscireeseguire quelli classici appaiono ancora lontani.

Microsoft, d'altra parte, ha a lungo sostenuto il calcolo quantistico topologico. Piuttosto che codificare le informazioni negli stati delle singole particelle, questo approccio codifica le informazioni nel struttura complessiva del sistema. Nel theory, ciò dovrebbe rendere i dispositivi notevolmente più tolleranti al rumore di fondo proveniente dall'ambiente e quindi più o meno a prova di errore.

Per farlo, però, devi generare una forma esotica di quasiparticella chiamata a Majorana modalità zero (MZMs), che si è rivelato incredibilmente difficile. Un nuovo documento dei ricercatori Microsoft afferma ora di aver raggiunto l'impresa e ha tracciato una road map per utilizzarli per costruire un computer in grado di eseguire un milione di operazioni quantistiche al secondo.

"È stato un arduo percorso di sviluppo a breve termine perché ha richiesto una svolta fisica che ha eluso i ricercatori per decenni", ha scritto Chetan Nayak di Microsoft in un post sul blog. "Superando molte sfide, siamo entusiasti di condividere che un documento sottoposto a revisione paritaria... stabilisce che Microsoft ha raggiunto il primo traguardo verso la creazione di un supercomputer quantistico affidabile e pratico."

L'approccio di Microsoft al calcolo quantistico si basa su un oscuro ramo della matematica noto come topologia. Viene utilizzato per descrivere le proprietà fondamentali della forma di un oggetto che non cambiano quando viene deformato, attorcigliato o allungato.

I esempio classico è il fatto che topologicamente una ciambella e una tazza da caffè hanno la stessa forma perché hanno ciascuna un foro solitario, al centro della ciambella e nel manico della tazza. Prendere un morso della ciambella o scheggiare la tazza non cambia la forma generale, ma tagliare la ciambella a metà o spezzare il manico lo farebbe.

L'intuizione per il calcolo quantistico è che se potessi memorizzare le informazioni nello stato topologico di un sistema, sarebbe altrettanto resistente a perturbazioni minori. Ciò potrebbe renderlo in gran parte immune al tipo di rumore ambientale che spesso interferisce con i fragili stati quantistici delle principali tecnologie qubit di oggi.

Le prime ricerche hanno identificato gli MZM, insoliti conglomerati di elettroni che si comportano come una singola particella, come un candidato promettente per creare "qubit topologici". In teoria, i percorsi di più MZM possono essere intrecciati per creare una struttura topologica in grado di eseguire calcoli quantistici. Ogni cosiddetta "treccia" tra una coppia di MZM agisce efficacementes come porta logica.

Ma la creazione di questi qubit topologici si è dimostrata incredibilmente difficile. Non solo è complicato costruire hardware in grado di produrre MZM, lo è molto difficile distinguerli da una varietà di stati quantistici simili che non servono per costruire computer quantistici. Microsoft ha effettivamente annunciato di aver rilevato MZM in nanofili collegati a un superconduttore nel 2018, ma i risultati dovevano essere ritirato nel 2021 dopo che altri gruppi non sono stati in grado di replicare il filem.

Ora, però, la società afferma di aver dimostrato di poter generare MZM in dispositivi simili. Microsoft pubblicato i risultati preliminari lo scorso anno, ma ora la ricerca è stata pubblicata sulla rivista peer-reviewed Revisione fisica B. Mentre l' il precedente studio ritirato si basava sul rilevamento di un picco improvviso nella conduttanza elettrica del filo, questa volta aintorno hanno usato un protocollo più rigoroso che cercava le firme degli MZM a entrambe le estremità del filo.

Najak detto New Scientist che la probabilità che qualsiasi dispositivo che ha superato questo nuovo test non presentasse effettivamente un MZM era inferiore a otto per cento. Altri ricercatori erano meno convinti, con diversi racconti New Scientist che il nuovo test presentava ancora difetti e che alcuni dettagli nei dati suggeriscono che i risultati potrebbero essere la conseguenza di altri effetti quantistici.

Tuttavia, Microsoft afferma che il risultato segna il primo passaggio del suo tabella di marcia in sei punti per creare un supercomputer quantistico topologico. Ora che l'azienda ha generato MZM, il passaggio successivo consiste nell'usarli per creare qubit topologici prima di metterne insieme molti.

Anche se potrebbe sembrare una lunga strada, Krysta Svore di Microsoft detto Tech Crunch prevedonoione essere in grado di costruire un computer quantistico su vasta scala in grado di eseguire un milione di operazioni quantistiche al secondo entro un decennio.

Ma Microsoft non è l'unica a fare progressi su questo fronte. Gli MZM rientrano in una classe di quasiparticelle chiamate anioni non abelianise non sono gli unici che possono essere usati per creare un computer quantistico topologico. Ia maggio, sia Google che Quantinuum ha affermato di aver dimostrato che anche il loro hardware può generare questi anyons.

Non è chiaro se questo rappresenti l'inizio di un importante cambiamento nel panorama dell'informatica quantistica verso approcci topologici. Ma ciò iCi sono prove crescenti che la prima scommessa di Microsoft sulla tecnologia potrebbe essere in procinto di dare i suoi frutti.

Credito immagine: Microsoft Azure

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• Fonte: https://singularityhub.com/2023/07/05/microsoft-plans-to-build-a-quantum-supercomputer-within-a-decade/