Microsoft quer construir um supercomputador quântico dentro de uma década

Microsoft quer construir um supercomputador quântico dentro de uma década

Carimbo de data / hora: 5 de julho de 2023, 10h
Microsoft quer construir um supercomputador quântico dentro de uma década PlatoBlockchain Data Intelligence. Pesquisa vertical. Ai.

Desde o início da corrida quântica, a Microsoft apostou no esquivo, mas potencialmente revolucionário qubit topológico. Agora, a empresa afirma que sua grana valeu a pena, dizendo poderia construir um processador funcional em menos de uma década.

As principais empresas de computação quântica de hoje concentram-se predominantemente em qubits - o equivalente quântico dos bits - feitos de eletrônicos supercondutores, íons presos, ou fótons. Esses dispositivos alcançaram marcos impressionantes nos últimos anos, mas são prejudicados por erros que significam um computador quântico capaz de superarrealizar os clássicos ainda parecem um pouco distantes.

A Microsoft, por outro lado, há muito defende a computação quântica topológica. Em vez de codificar informações nos estados de partículas individuais, essa abordagem codifica informações no estrutura abrangente do sistema. noteoria, que deve tornar os dispositivos consideravelmente mais tolerantes ao ruído de fundo do ambiente e, portanto, mais ou menos à prova de erros.

Para fazer isso, porém, você precisa gerar uma forma exótica de quasipartícula chamada Modo zero Majorana (MZMs), o que tem se mostrado incrivelmente difícil. Um novo artigo de pesquisadores da Microsoft agora afirma ter alcançado o feito e traçou um roteiro para usá-los para construir um computador capaz de realizar um milhão de operações quânticas por segundo.

"Tem sido um caminho de desenvolvimento árduo no curto prazo porque exigia que fizéssemos um avanço na física que iludiu os pesquisadores por décadas”, escreveu Chetan Nayak, da Microsoft, em um post de blog. “Superando muitos desafios, estamos entusiasmados em compartilhar que um artigo revisado por pares... estabelece que a Microsoft alcançou o primeiro marco para a criação de um supercomputador quântico confiável e prático.”

A abordagem da Microsoft para a computação quântica se baseia em um ramo obscuro da matemática conhecido como topologia. É usado para descrever as propriedades fundamentais da forma de um objeto que não mudam quando ele é deformado, torcido ou esticado.

A exemplo clássico é o fato de que, topologicamente, uma rosquinha e uma caneca de café têm a mesma forma porque cada uma tem um orifício único - no centro da rosquinha e na alça da caneca. Morder a rosquinha ou lascar a caneca não altera a forma geral, mas cortar a rosquinha ao meio ou quebrar a alça sim.

O insight da computação quântica é que, se você pudesse armazenar informações no estado topológico de um sistema, ele seria igualmente resistente a pequenas perturbações. Isso poderia torná-lo amplamente imune ao tipo de ruído ambiental que frequentemente interfere nos frágeis estados quânticos das principais tecnologias de qubit de hoje.

Pesquisas iniciais identificaram MZMs – conglomerados incomuns de elétrons que se comportam como uma única partícula – como um candidato promissor para criar “qubits topológicos”. Em teoria, os caminhos de vários MZMs podem ser entrelaçados para criar uma estrutura topológica capaz de realizar computação quântica. Cada chamada “trança” entre um par de MZMs atua efetivamentes como uma porta lógica.

Mas criar esses qubits topológicos provou ser incrivelmente difícil. Não é apenas complicado construir hardware capaz de produzir MZMs, é muito difícil diferenciá-los de uma variedade de estados quânticos semelhantes que são inúteis para a construção de computadores quânticos. A Microsoft realmente anunciou que detectou MZMs em nanofios conectados a um supercondutor em 2018, mas os resultados tiveram que ser confirmados. retraído em 2021 depois que outros grupos não conseguiram replicar om.

Agora, porém, a empresa afirma ter provado que pode gerar MZMs em dispositivos semelhantes. Microsoft divulgou resultados preliminares no ano passado, mas agora a pesquisa foi publicada no jornal revisado por pares Revisão Física B. Enquanto o estudo retraído anterior baseou-se na detecção de um pico repentino na condutância elétrica do fio, desta vez arodada eles usaram um protocolo mais rigoroso que procurou assinaturas de MZMs em ambas as extremidades do fio.

Nayak disse New Scientist que a probabilidade de qualquer dispositivo que passou neste novo teste não exibir realmente um MZM era menor do que oito por cento. Outros pesquisadores estavam menos convencidos, com vários New Scientist que o novo teste ainda apresentava falhas e que alguns detalhes nos dados sugerem que os resultados podem ser consequência de outros efeitos quânticos.

No entanto, a Microsoft diz que o resultado marca o primeiro passo em sua roteiro de seis pontos para criar um supercomputador quântico topológico. Agora que a empresa gerou MZMs, o próximo passo é usá-los para criar qubits topológicos antes de juntar muitos deles.

Embora isso possa parecer um longo caminho, Krysta Svore, da Microsoft disse Tech Crunch eles vislumbramíon ser capaz de construir um computador quântico em grande escala capaz de um milhão de operações quânticas por segundo em uma década.

Mas a Microsoft não é a única a progredir nessa frente. Os MZMs se enquadram em uma classe de quasipartículas chamadas anyon não abelianas.s, e eles não são os únicos que podem ser usados ​​para criar um computador quântico topológico. Iem maio, Google e Quantinuum afirmou ter mostrado que seu hardware também pode gerar esses anyons.

Ainda não está claro se isso representa o início de uma grande mudança no cenário da computação quântica em direção a abordagens topológicas. Mas isso iHá evidências crescentes de que a aposta inicial da Microsoft na tecnologia pode estar prestes a dar frutos.

Crédito da imagem: Microsoft Azure

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