Microsoft wil binnen tien jaar een kwantumsupercomputer bouwen

Microsoft wil binnen tien jaar een kwantumsupercomputer bouwen

Tijdstempel: 5 juli 2023 10:00 uur
Microsoft wil binnen tien jaar een kwantumsupercomputer bouwen PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

Sinds het begin van de kwantumrace heeft Microsoft ingezet op de ongrijpbare maar potentieel baanbrekende topologische qubit. Nu beweert het bedrijf dat zijn hagel Mary zijn vruchten heeft afgeworpen, gezegde het zou in minder dan tien jaar een werkende processor kunnen bouwen.

De toonaangevende quantumcomputingbedrijven van vandaag hebben zich voornamelijk gericht op qubits - het kwantumequivalent van bits - gemaakt van supergeleidende elektronica, gevangen ionenof fotonen. Deze apparaten hebben de afgelopen jaren indrukwekkende mijlpalen bereikt, maar worden gehinderd door fouten die betekenen dat een kwantumcomputer eruit kanuitvoeren klassieke lijkt nog ver weg.

Microsoft, aan de andere kant, is al lang een voorstander van topologische kwantumcomputing. In plaats van informatie te coderen in de toestanden van individuele deeltjes, codeert deze benadering informatie in de overkoepelende structuur van het systeem. In deorie, dat zou de apparaten aanzienlijk toleranter moeten maken voor achtergrondgeluid uit de omgeving en dus min of meer foutbestendig.

Om dit te doen, moet je echter een exotische vorm van quasiparticle genereren, genaamd a Majorana nul-modus (MZM's), wat ongelooflijk moeilijk is gebleken. Een nieuw artikel van Microsoft-onderzoekers beweert nu dat ze deze prestatie hebben bereikt en heeft een routekaart opgesteld om ze te gebruiken om een ​​computer te bouwen die in staat is om een ​​miljoen kwantumbewerkingen per seconde uit te voeren.

"Het is op korte termijn een moeizaam ontwikkelingstraject geweest, omdat we daarvoor een natuurkundige doorbraak moesten maken die onderzoekers decennialang is ontgaan', schreef Chetan Nayak van Microsoft in een blog post. "Door vele uitdagingen te overwinnen, zijn we verheugd om te delen dat een collegiaal getoetste paper ... vaststelt dat Microsoft de eerste mijlpaal heeft bereikt in de richting van het creëren van een betrouwbare en praktische kwantumsupercomputer."

Microsofts benadering van kwantumcomputing bouwt voort op een obscure tak van de wiskunde die bekend staat als topologie. Het wordt gebruikt om fundamentele eigenschappen van de vorm van een object te beschrijven die niet veranderen wanneer het wordt vervormd, gedraaid of uitgerekt.

De klassiek voorbeeld is het feit dat topologisch gezien een donut en een koffiemok dezelfde vorm hebben omdat ze elk een eenzaam gat hebben - in het midden van de donut en het handvat van de mok. Een hap uit de donut nemen of de mok afbreken verandert de overkoepelende vorm niet, maar de donut doormidden snijden of het handvat eraf breken wel.

Het inzicht voor kwantumcomputing is dat als je informatie zou kunnen opslaan in de topologische toestand van een systeem, het op dezelfde manier bestand zou zijn tegen kleine verstoringen. Dat zou het grotendeels immuun kunnen maken voor het soort omgevingsgeluid dat vaak interfereert met de fragiele kwantumtoestanden van de toonaangevende qubit-technologieën van vandaag.

Vroeg onderzoek identificeerde MZM's - ongebruikelijke conglomeraten van elektronen die zich gedragen als een enkel deeltje - als een veelbelovende kandidaat om 'topologische qubits' te creëren. In theorie kunnen de paden van meerdere MZM's met elkaar worden verweven om een ​​topologische structuur te creëren die kwantumberekeningen kan uitvoeren. Elke zogenaamde "vlecht" tussen een paar MZM's werkt effectiefs als logische poort.

Maar het maken van deze topologische qubits is ongelooflijk moeilijk gebleken. Het is niet alleen lastig om hardware te bouwen die MZM's kan produceren, dat is het ook erg moeilijk om ze te onderscheiden uit een verscheidenheid aan vergelijkbare kwantumtoestanden die niet bruikbaar zijn voor het bouwen van kwantumcomputers. Microsoft kondigde zelfs aan dat ze in 2018 MZM's hadden gedetecteerd in nanodraden die waren verbonden met een supergeleider, maar de resultaten moesten worden ingetrokken in 2021 nadat andere groepen het niet konden replicerenm.

Nu beweert het bedrijf echter dat ze hebben bewezen dat ze MZM's kunnen genereren op vergelijkbare apparaten. Microsoft maakte vorig jaar voorlopige resultaten bekend, maar nu is het onderzoek gepubliceerd in het peer-reviewed tijdschrift Fysieke beoordeling B. Hoewel de vorige ingetrokken studie was dit keer gebaseerd op het detecteren van een plotselinge piek in de elektrische geleiding van de draad aronde gebruikten ze een strenger protocol dat aan beide uiteinden van de draad naar handtekeningen van MZM's zocht.

Najak vertelde New Scientist dat de kans dat een apparaat dat deze nieuwe test heeft doorstaan, niet echt een MZM vertoont, kleiner was dan acht procent. Andere onderzoekers waren minder overtuigd, met verschillende veelzeggende New Scientist dat de nieuwe test nog steeds gebreken vertoonde en dat sommige details in de gegevens suggereren dat de resultaten het gevolg kunnen zijn van andere kwantumeffecten.

Desalniettemin zegt Microsoft dat het resultaat de eerste stap in zijn is zes punten stappenplan om een ​​topologische kwantumsupercomputer te creëren. Nu het bedrijf MZM's heeft gegenereerd, is de volgende stap om ze te gebruiken om topologische qubits te maken voordat ze er veel aan elkaar rijgen.

Hoewel dat misschien een lange weg lijkt, zegt Krysta Svore van Microsoft vertelde Tech Crunch zij stellen zich voorion in staat zijn om binnen tien jaar een volledige kwantumcomputer te bouwen die in staat is tot een miljoen kwantumbewerkingen per seconde.

Maar Microsoft is niet de enige die vooruitgang boekt op dit vlak. MZM's vallen in een klasse van quasi-deeltjes die niet-Abels iedereen wordt genoemds, en ze zijn niet de enige die kunnen worden gebruikt om een ​​topologische kwantumcomputer te maken. In mei, zowel Google als Quantinuum beweerde te hebben aangetoond dat hun hardware ook deze anyons kan genereren.

Het blijft onduidelijk of dit het begin is van een grote verschuiving in het kwantumcomputerlandschap naar topologische benaderingen. Maar het iEr zijn steeds meer aanwijzingen dat de vroege gok van Microsoft op de technologie op het punt staat zijn vruchten af ​​te werpen.

Afbeelding tegoed: Microsoft Azure

Tijdstempel:

Meer van Hub voor singulariteit