Microsoft želi zgraditi kvantni superračunalnik v desetletju

Microsoft želi zgraditi kvantni superračunalnik v desetletju

Časovni žig: 5. julij 2023 10
Microsoft Wants to Build a Quantum Supercomputer Within a Decade PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Od začetka kvantne tekme je Microsoft stavil na izmuzljiv, a potencialno spreminjajoč topološki qubit. Zdaj podjetje trdi, da se je njegova Zdrava Marija izplačala, rek v manj kot desetletju bi lahko zgradil delujoč procesor.

Današnja vodilna podjetja za kvantno računalništvo so se pretežno osredotočala na kubite – kvantni ekvivalent bitov – izdelane iz superprevodne elektronike, ujeti ioniali fotoni. Te naprave so v zadnjih letih dosegle impresivne mejnike, vendar jih ovirajo napake, ki pomenijo, da je kvantni računalnik sposobenopravlja klasične se še vedno zdijo nekoliko stran.

Microsoft na drugi strani že dolgo zagovarja topološko kvantno računalništvo. Namesto kodiranja informacij v stanjih posameznih delcev, ta pristop kodira informacije v krovna struktura sistema. V thTeoretično naj bi zaradi tega naprave postale precej bolj tolerantne na hrup iz okolja in zato bolj ali manj odporne na napake.

Če želite to narediti, pa morate ustvariti eksotično obliko kvazidelca, imenovanega a Majorana ničelni način (MZMs), kar se je izkazalo za neverjetno težko. Nov članek Microsoftovih raziskovalcev zdaj trdi, da jim je to uspelo, in je predstavil časovni načrt za njihovo uporabo za izdelavo računalnika, ki je sposoben izvajati milijon kvantnih operacij na sekundo.

"To je bila naporna razvojna pot v bližnji prihodnosti, ker je zahteval preboj v fiziki, ki se je desetletja izmikal raziskovalcem,« je Chetan Nayak iz Microsofta zapisal v blog post. "Ker smo premagali številne izzive, smo navdušeni, da delimo, da strokovno pregledani članek ... ugotavlja, da je Microsoft dosegel prvi mejnik pri ustvarjanju zanesljivega in praktičnega kvantnega superračunalnika."

Microsoftov pristop k kvantnemu računalništvu temelji na nejasni veji matematike, znani kot topologija. Uporablja se za opis temeljnih lastnosti oblike predmeta, ki se ne spremenijo, ko ga deformiramo, zvijemo ali raztegnemo.

O klasičen primer je dejstvo, da sta topološko krof in skodelica za kavo enake oblike, ker imata vsak samo eno luknjo - v središču krofa in ročaja skodelice. Če ugriznete krof ali odkrušite skodelico, ne spremenite splošne oblike, če pa krof prerežete na pol ali odtrgate ročaj, bi.

Vpogled v kvantno računalništvo je, da če bi lahko shranili informacije v topološkem stanju sistema, bi bil ta podobno odporen na manjše motnje. Zaradi tega bi lahko bil v veliki meri odporen na vrsto okoljskega hrupa, ki pogosto moti krhka kvantna stanja današnjih vodilnih tehnologij qubit.

Zgodnje raziskave so MZM – nenavadne konglomerate elektronov, ki se obnašajo kot en delec – opredelile kot obetajočega kandidata za ustvarjanje »topoloških kubitov«. V teoriji se lahko poti več MZM prepletajo, da se ustvari topološka struktura, ki je sposobna izvajati kvantno računanje. Vsaka tako imenovana "pletenica" med parom MZM učinkovito delujes kot logična vrata.

Toda ustvarjanje teh topoloških kubitov se je izkazalo za neverjetno težko. Ne samo, da je težko zgraditi strojno opremo, ki je sposobna proizvajati MZM, ampak je jih je zelo težko razlikovati iz različnih podobnih kvantnih stanj, ki niso uporabna za gradnjo kvantnih računalnikov. Microsoft je dejansko objavil, da je leta 2018 zaznal MZM v nanožicah, povezanih s superprevodnikom, vendar je bilo treba rezultate umaknjen leta 2021 potem ko druge skupine niso mogle ponovitim.

Zdaj pa podjetje trdi, da je dokazalo, da lahko ustvari MZM v podobnih napravah. Microsoft lani objavila predhodne rezultate, zdaj pa je bila raziskava objavljena v recenzirani reviji Fizični pregled B. Medtem ko je prejšnja umaknjena študija je temeljila na odkrivanju nenadnega vrha v električni prevodnosti žice, tokrat auporabili so strožji protokol, ki je iskal podpise MZM na obeh koncih žice.

Nayak Rekel New Scientist da je bila verjetnost, da katera koli naprava, ki je prestala ta novi test, dejansko ne pokaže MZM, manjša od 8 odstotkov. Drugi raziskovalci so bili manj prepričani, z nekaterimi zgovornimi New Scientist da ima novi test še vedno pomanjkljivosti in da nekatere podrobnosti v podatkih kažejo, da bi bili rezultati lahko posledica drugih kvantnih učinkov.

Kljub temu Microsoft pravi, da rezultat predstavlja prvi korak v njegovem načrt v šestih točkah ustvariti topološki kvantni superračunalnik. Zdaj, ko je podjetje ustvarilo MZM, je naslednji korak, da jih uporabi za ustvarjanje topoloških kubitov, preden jih veliko poveže skupaj.

Čeprav se to morda zdi dolga pot, Krysta Svore iz Microsofta Rekel Tech Crunch zavidajoion da bi lahko v enem desetletju zgradil kvantni računalnik polnega obsega, ki bi bil sposoben enega milijona kvantnih operacij na sekundo.

Toda Microsoft ni edini, ki napreduje na tem področju. MZM spadajo v razred kvazidelcev, imenovanih neabelski anyons, in niso edini, ki jih je mogoče uporabiti za ustvarjanje topološkega kvantnega računalnika. In maj, tako Google kot Quantinuum trdil, da je pokazal, da lahko njihova strojna oprema ustvari tudi te anyone.

Še vedno ni jasno, ali to predstavlja začetek velikega premika v pokrajini kvantnega računalništva proti topološkim pristopom. Ampak to iVse več je dokazov, da bi se lahko Microsoftovo zgodnje tveganje za to tehnologijo obrestovalo.

Avtorstvo slike: Microsoft Azure

Časovni žig:

Več od Središče singularnosti