Microsoft ønsker å bygge en kvantesuperdatamaskin innen et tiår

Microsoft ønsker å bygge en kvantesuperdatamaskin innen et tiår

Tidsstempel: 5. juli 2023 10:00
Microsoft ønsker å bygge en kvante-superdatamaskin innen et tiår PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikalt søk. Ai.

Siden starten av kvanteløpet har Microsoft satset på den unnvikende, men potensielt spillendrende topologiske qubiten. Nå hevder selskapet at hyllen Mary har lønnet seg, sier den kan bygge en fungerende prosessor på mindre enn et tiår.

Dagens ledende kvantedatabedrifter har hovedsakelig fokusert på qubits – kvanteekvivalenten til bits – laget av superledende elektronikk, fanget ioner, eller fotoner. Disse enhetene har oppnådd imponerende milepæler de siste årene, men er hemmet av feil som betyr at en kvantedatamaskin er i stand til åutføre klassiske vises fortsatt et stykke unna.

Microsoft, på den annen side, har lenge vært forkjemper for topologisk kvanteberegning. I stedet for å kode informasjon i tilstandene til individuelle partikler, koder denne tilnærmingen informasjon i overordnet struktur i systemet. I theory, som burde gjøre enhetene betydelig mer tolerante for bakgrunnsstøy fra omgivelsene og derfor mer eller mindre feilsikre.

For å gjøre det må du imidlertid generere en eksotisk form for kvasipartikkel kalt a Majorana null-modus (MZMs), som har vist seg utrolig vanskelig. En ny artikkel fra Microsoft-forskere hevder nå å ha oppnådd bragden, og har lagt ut et veikart for å bruke dem til å bygge en datamaskin som er i stand til å utføre en million kvanteoperasjoner per sekund.

"Det har vært en krevende utviklingsvei på kort sikt fordi det krevde at vi gjorde et fysikkgjennombrudd som har unngått forskere i flere tiår,» skrev Chetan Nayak fra Microsoft i et blogginnlegg. "Vi overvinner mange utfordringer, og vi er glade for å dele at en fagfellevurdert artikkel ... fastslår at Microsoft har oppnådd den første milepælen mot å skape en pålitelig og praktisk kvantesuperdatamaskin."

Microsofts tilnærming til kvanteberegning bygger på en obskur gren av matematikken kjent som topologi. Det brukes til å beskrive grunnleggende egenskaper ved et objekts form som ikke endres når det deformeres, vrir seg eller strekkes.

De klassisk eksempel er det faktum at topologisk sett har en smultring og et kaffekrus samme form fordi de hver har et enkelt hull - i midten av smultringen og håndtaket på kruset. Å ta en bit av smultringen eller hakke kruset endrer ikke den overordnede formen, men å kutte smultringen i to eller knipse av håndtaket ville det.

Innsikten for kvanteberegning er at hvis du kunne lagre informasjon i den topologiske tilstanden til et system, ville den være like motstandsdyktig mot mindre forstyrrelser. Det kan gjøre den i stor grad immun mot den typen miljøstøy som ofte forstyrrer de skjøre kvantetilstandene til dagens ledende qubit-teknologier.

Tidlig forskning identifiserte MZM-er - uvanlige konglomerasjoner av elektroner som oppfører seg som en enkelt partikkel - som en lovende kandidat til å lage "topologiske qubits." I teorien kan banene til flere MZM-er veves sammen for å skape en topologisk struktur som er i stand til å utføre kvanteberegning. Hver såkalt "fletting" mellom et par MZM-er virker effektivts som en logisk port.

Men å lage disse topologiske qubitene har vist seg utrolig tøft. Ikke bare er det vanskelig å bygge maskinvare som er i stand til å produsere MZM-er, det er det også veldig vanskelig å skille dem fra en rekke lignende kvantetilstander som ikke er til nytte for å bygge kvantedatamaskiner. Microsoft kunngjorde faktisk at de hadde oppdaget MZM-er i nanotråder koblet til en superleder i 2018, men resultatene måtte være trukket tilbake i 2021 etter at andre grupper ikke kunne gjenskapem.

Nå hevder selskapet imidlertid at de har bevist at de kan generere MZM-er i lignende enheter. Microsoft la ut foreløpige resultater i fjor, men nå er forskningen publisert i det fagfellevurderte tidsskriftet Fysisk gjennomgang B. Mens tidligere tilbaketrukket studie var avhengig av å oppdage en plutselig topp i ledningens elektriske konduktans, denne gangen arundt brukte de en strengere protokoll som så etter signaturer til MZM-er i begge ender av ledningen.

Nayak fortalte New Scientist at sannsynligheten for at en enhet som bestod denne nye testen faktisk ikke viste en MZM var mindre enn åtte prosent. Andre forskere var mindre overbevist, med flere som fortalte New Scientist at den nye testen fortsatt hadde feil og at noen detaljer i dataene antyder at resultatene kan være konsekvensen av andre kvanteeffekter.

Ikke desto mindre sier Microsoft at resultatet krysser av for det første trinnet i sin seks punkts veikart å lage en topologisk kvantesuperdatamaskin. Nå som selskapet har generert MZM-er, er neste trinn å bruke dem til å lage topologiske qubits før du setter mange av dem sammen.

Selv om det kan virke som en lang vei, Krysta Svore fra Microsoft fortalte Tech Crunch de ser for segion være i stand til å bygge en fullskala kvantedatamaskin som er i stand til en million kvanteoperasjoner per sekund innen et tiår.

Men Microsoft er ikke den eneste som gjør fremskritt på denne fronten. MZM-er faller inn i en klasse av kvasipartikler som kalles ikke-abelsk anyons, og de er ikke de eneste som kan brukes til å lage en topologisk kvantedatamaskin. In mai, både Google og Quantinuum hevdet å ha vist at maskinvaren deres også kan generere disse alle.

Det er fortsatt uklart om dette representerer begynnelsen på et stort skifte i kvanteberegningslandskapet mot topologiske tilnærminger. Men det is økende bevis på at Microsofts tidlige satsing på teknologien kan være i ferd med å lønne seg.

Bildekreditt: Microsoft Azure

Tidstempel:

Mer fra Singularity Hub