Microsoft vill bygga en kvantsuperdator inom ett decennium

Microsoft vill bygga en kvantsuperdator inom ett decennium

Tidsstämpel: 5 juli 2023 10:00
Microsoft vill bygga en kvantsuperdator inom ett decennium PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikal sökning. Ai.

Sedan starten av kvantloppet har Microsoft lagt sina satsningar på den svårfångade men potentiellt spelförändrande topologiska qubiten. Nu hävdar företaget att dess hagl Mary har lönat sig, säger det skulle kunna bygga en fungerande processor på mindre än ett decennium.

Dagens ledande kvantberäkningsföretag har övervägande fokuserat på qubits – kvantekvivalenten till bitar – gjorda av supraledande elektronik, fångade jonereller fotoner. Dessa enheter har uppnått imponerande milstolpar de senaste åren, men hämmas av fel som innebär att en kvantdator kanutföra klassiska verkar fortfarande en bit bort.

Microsoft, å andra sidan, har länge kämpat för topologisk kvantberäkning. Istället för att koda information i enskilda partiklars tillstånd, kodar detta tillvägagångssätt information i systemets övergripande struktur. I theory, som borde göra enheterna betydligt mer toleranta mot bakgrundsljud från omgivningen och därför mer eller mindre felsäkra.

För att göra det måste du dock skapa en exotisk form av kvasipartikel som kallas a Majorana nolläge (MZMs), vilket har visat sig vara otroligt svårt. En ny artikel från Microsofts forskare hävdar nu att de har uppnått bedriften och har lagt ut en färdplan för att använda dem för att bygga en dator som kan utföra en miljon kvantoperationer per sekund.

"Det har varit en mödosam utvecklingsväg på kort sikt eftersom det krävde att vi gjorde ett fysikgenombrott som har gäckat forskare i årtionden”, skrev Chetan Nayak från Microsoft i ett blogginlägg. "Vi har övervunnit många utmaningar och vi är glada över att dela att en referentgranskad artikel ... fastställer att Microsoft har uppnått den första milstolpen mot att skapa en pålitlig och praktisk kvantsuperdator."

Microsofts inställning till kvantberäkning bygger på en obskyr gren av matematiken som kallas topologi. Det används för att beskriva grundläggande egenskaper hos ett objekts form som inte förändras när det deformeras, vrids eller sträcks.

Smakämnen klassiskt exempel är det faktum att topologiskt sett har en munk och en kaffemugg samma form eftersom de var och en har ett ensamt hål - i mitten av munken och muggens handtag. Att ta en tugga av munken eller hacka muggen ändrar inte den övergripande formen, men att skära munken på mitten eller ta av handtaget skulle göra det.

Insikten för kvantberäkning är att om du kunde lagra information i ett systems topologiska tillstånd, skulle den vara lika resistent mot mindre störningar. Det kan göra den till stor del immun mot den typ av miljöbrus som ofta stör de ömtåliga kvanttillstånden i dagens ledande qubit-teknologier.

Tidig forskning identifierade MZM - ovanliga konglomerationer av elektroner som beter sig som en enda partikel - som en lovande kandidat för att skapa "topologiska qubits." I teorin kan vägarna för flera MZM:er sammanvävas för att skapa en topologisk struktur som kan utföra kvantberäkningar. Varje så kallad "fläta" mellan ett par MZM:er fungerar effektivts som en logisk port.

Men att skapa dessa topologiska qubits har visat sig vara otroligt tufft. Det är inte bara svårt att bygga hårdvara som kan producera MZM, det är det också mycket svårt att skilja dem åt från en mängd liknande kvanttillstånd som inte är till någon nytta för att bygga kvantdatorer. Microsoft meddelade faktiskt att de hade upptäckt MZM i nanotrådar anslutna till en supraledare 2018, men resultaten måste vara drogs tillbaka 2021 efter att andra grupper inte kunde replikeram.

Men nu hävdar företaget att de har bevisat att de kan generera MZMs i liknande enheter. Microsoft släppte preliminära resultat förra året, men nu har forskningen publicerats i den peer-reviewade tidskriften Fysisk granskning B. Medan tidigare indragen studie förlitade sig på att detektera en plötslig topp i trådens elektriska konduktans, denna gång arunt använde de ett mer rigoröst protokoll som letade efter signaturer av MZMs i båda ändarna av tråden.

Nayak berättade New Scientist att sannolikheten för att någon enhet som klarade detta nya test inte faktiskt uppvisar en MZM var mindre än åtta procent. Andra forskare var mindre övertygade, och flera berättade New Scientist att det nya testet fortfarande hade brister och att vissa detaljer i data tyder på att resultaten kan vara följden av andra kvanteffekter.

Icke desto mindre säger Microsoft att resultatet tickar på det första steget i sin sex punkters färdplan att skapa en topologisk kvantsuperdator. Nu när företaget har genererat MZM:er är nästa steg att använda dem för att skapa topologiska qubits innan många av dem sätts ihop.

Även om det kan verka som en lång väg, Krysta Svore från Microsoft berättade Tech Crunch de föreställer sigion att kunna bygga en fullskalig kvantdator som klarar en miljon kvantoperationer per sekund inom ett decennium.

Men Microsoft är inte den enda som gör framsteg på denna front. MZMs faller in i en klass av kvasipartiklar som kallas icke-abelian anyons, och de är inte de enda som kan användas för att skapa en topologisk kvantdator. In maj, både Google och Quantinuum påstod sig ha visat att deras hårdvara också kan generera dessa alla.

Det är fortfarande oklart om detta representerar början på en stor förändring i kvantberäkningslandskapet mot topologiska tillvägagångssätt. Men det is växande bevis på att Microsofts tidiga satsning på tekniken kan vara på väg att löna sig.

Bildkredit: Microsoft Azure

Tidsstämpel:

Mer från Singularity Hub