Microsoft muốn xây dựng một siêu máy tính lượng tử trong vòng một thập kỷ

Microsoft muốn xây dựng một siêu máy tính lượng tử trong vòng một thập kỷ

Dấu thời gian: 5:2023 sáng ngày 10 tháng 00 năm XNUMX
Microsoft muốn xây dựng siêu máy tính lượng tử trong vòng một thập kỷ Trí tuệ dữ liệu PlatoBlockchain. Tìm kiếm dọc. Ái.

Kể từ khi bắt đầu cuộc đua lượng tử, Microsoft đã đặt cược vào qubit cấu trúc liên kết khó nắm bắt nhưng có khả năng thay đổi trò chơi. Bây giờ công ty tuyên bố mưa đá Mary đã được đền đáp, nói nó có thể xây dựng một bộ xử lý hoạt động trong vòng chưa đầy một thập kỷ.

Các công ty điện toán lượng tử hàng đầu hiện nay chủ yếu tập trung vào qubit—tương đương lượng tử của các bit—được tạo ra từ các thiết bị điện tử siêu dẫn, các ion bị mắc kẹt, hoặc photon. Những thiết bị này đã đạt được những cột mốc ấn tượng trong những năm gần đây, nhưng bị cản trở bởi các lỗi khiến máy tính lượng tử không thể vượt qua.thực hiện những cái cổ điển vẫn còn xuất hiện một số cách tắt.

Mặt khác, Microsoft từ lâu đã ủng hộ điện toán lượng tử topo. Thay vì mã hóa thông tin ở trạng thái của các hạt riêng lẻ, cách tiếp cận này mã hóa thông tin ở dạng cấu trúc tổng thể của hệ thống. Trong theory, điều đó sẽ làm cho các thiết bị có khả năng chịu tiếng ồn xung quanh từ môi trường tốt hơn đáng kể và do đó ít nhiều có khả năng chống lại lỗi.

Tuy nhiên, để làm như vậy, bạn cần phải tạo ra một dạng giả hạt kỳ lạ được gọi là Chế độ số không Majorana (MZMs), đã được chứng minh là cực kỳ khó khăn. Một bài báo mới từ các nhà nghiên cứu của Microsoft hiện tuyên bố đã đạt được kỳ tích và đã vạch ra một lộ trình sử dụng chúng để xây dựng một máy tính có khả năng thực hiện một triệu phép tính lượng tử mỗi giây.

"Đó là một con đường phát triển gian khổ trong thời gian tới vì nó đòi hỏi chúng tôi phải tạo ra một bước đột phá về vật lý mà các nhà nghiên cứu đã lảng tránh trong nhiều thập kỷ,” Chetan Nayak từ Microsoft viết trong một bài đăng blog. “Vượt qua nhiều thách thức, chúng tôi rất vui mừng được chia sẻ rằng một bài báo được bình duyệt...xác định rằng Microsoft đã đạt được cột mốc quan trọng đầu tiên hướng tới việc tạo ra một siêu máy tính lượng tử thực tế và đáng tin cậy.”

Cách tiếp cận của Microsoft đối với điện toán lượng tử được xây dựng trên một nhánh toán học ít người biết đến được gọi là cấu trúc liên kết. Nó được sử dụng để mô tả các tính chất cơ bản của hình dạng của một vật thể không thay đổi khi nó bị biến dạng, xoắn hoặc kéo dài.

Sản phẩm ví dụ cổ điển thực tế là về mặt cấu trúc liên kết, một chiếc bánh rán và một cốc cà phê có hình dạng giống nhau bởi vì chúng đều có một lỗ duy nhất—ở giữa chiếc bánh rán và quai cốc. Cắn một miếng bánh rán hoặc làm vỡ cốc không làm thay đổi hình dạng tổng thể, nhưng cắt đôi chiếc bánh rán hoặc bẻ gãy tay cầm thì có thể.

Cái nhìn sâu sắc về điện toán lượng tử là nếu bạn có thể lưu trữ thông tin ở trạng thái cấu trúc liên kết của một hệ thống, thì nó sẽ có khả năng chống nhiễu loạn nhỏ tương tự. Điều đó có thể làm cho nó phần lớn miễn nhiễm với loại tiếng ồn môi trường thường xuyên cản trở các trạng thái lượng tử mong manh của các công nghệ qubit hàng đầu hiện nay.

Nghiên cứu ban đầu đã xác định MZM – tập hợp bất thường của các electron hoạt động như một hạt đơn lẻ – là một ứng cử viên đầy hứa hẹn để tạo ra “qubit tô pô”. Về lý thuyết, các đường dẫn của nhiều MZM có thể được đan xen để tạo ra một cấu trúc tô pô có khả năng thực hiện tính toán lượng tử. Mỗi cái gọi là "bện" giữa một cặp MZM hoạt động hiệu quảs như một cổng logic.

Nhưng việc tạo ra các qubit tô pô này đã được chứng minh là vô cùng khó khăn. Việc xây dựng phần cứng có khả năng tạo MZM không chỉ khó khăn mà còn rất khó để phân biệt chúng từ nhiều trạng thái lượng tử tương tự không được sử dụng để xây dựng máy tính lượng tử. Microsoft thực sự đã thông báo rằng họ đã phát hiện ra MZM trong các dây nano được kết nối với chất siêu dẫn vào năm 2018, nhưng kết quả phải là rút lại vào năm 2021 sau khi các nhóm khác không thể sao chépm.

Tuy nhiên, hiện tại, công ty tuyên bố họ đã chứng minh rằng họ có thể tạo MZM trong các thiết bị tương tự. Microsoft công bố kết quả sơ bộ năm ngoái, nhưng bây giờ nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí bình duyệt Đánh giá vật lý B. Trong khi nghiên cứu rút lại trước đó dựa vào việc phát hiện độ dẫn điện của dây dẫn đột ngột đạt đỉnh, lần này avòng, họ đã sử dụng một giao thức nghiêm ngặt hơn để tìm kiếm chữ ký của MZM ở cả hai đầu dây.

Nayak nói với New Scientist rằng xác suất của bất kỳ thiết bị nào vượt qua bài kiểm tra mới này không thực sự hiển thị MZM là ít hơn tám phần trăm. Các nhà nghiên cứu khác đã ít bị thuyết phục hơn, với một số nói New Scientist rằng thử nghiệm mới vẫn có sai sót và một số chi tiết trong dữ liệu cho thấy kết quả có thể là hệ quả của các hiệu ứng lượng tử khác.

Tuy nhiên, Microsoft cho biết kết quả đánh dấu bước đầu tiên trong kế hoạch của mình. lộ trình sáu điểm để tạo ra một siêu máy tính lượng tử topo. Giờ đây, công ty đã tạo ra các MZM, bước tiếp theo là sử dụng chúng để tạo các qubit cấu trúc liên kết trước khi xâu chuỗi nhiều trong số chúng lại với nhau.

Mặc dù đó có vẻ là một con đường dài, nhưng Krysta Svore từ Microsoft nói với Tech Crunch họ ghen tịion có thể xây dựng một máy tính lượng tử quy mô đầy đủ có khả năng thực hiện một triệu phép tính lượng tử mỗi giây trong vòng một thập kỷ.

Nhưng Microsoft không phải là người duy nhất đạt được tiến bộ trên mặt trận này. MZM rơi vào một loại giả hạt được gọi là không phải Abelian.svà chúng không phải là những thứ duy nhất có thể được sử dụng để tạo ra một máy tính lượng tử tô pô. Itháng năm, cả Google và Quantinuum tuyên bố đã chỉ ra rằng phần cứng của họ cũng có thể tạo ra những bất kỳ này.

Vẫn chưa rõ liệu điều này có thể hiện sự khởi đầu của một sự thay đổi lớn trong bối cảnh điện toán lượng tử đối với các phương pháp tô pô hay không. Nhưng nó iĐó là bằng chứng ngày càng tăng cho thấy canh bạc ban đầu của Microsoft về công nghệ có thể sắp được đền đáp.

Tín dụng hình ảnh: Microsoft Azure

Dấu thời gian:

Thêm từ Trung tâm cá biệt