Microsoft Majorana 1 – przełom w komputerach kwantowych
Microsoft zaprezentował układ Majorana 1, pierwszy na świecie procesor kwantowy oparty na architekturze Topological Core. Firma twierdzi, że nowa technologia umożliwi rozwój komputerów kwantowych zdolnych do rozwiązywania rzeczywistych problemów przemysłowych w perspektywie kilku lat.
Kluczowym elementem nowego układu jest tzw. topokonduktor – przełomowy materiał pozwalający na obserwację i kontrolę cząstek Majorany. Dzięki temu możliwe jest tworzenie bardziej stabilnych i skalowalnych kubitów, które są podstawowymi jednostkami obliczeniowymi komputerów kwantowych.
Microsoft porównuje znaczenie topokonduktorów do wynalezienia półprzewodników, które umożliwiły rozwój współczesnych smartfonów i komputerów. Nowy typ układów kwantowych, które wykorzystują topokonduktory, otwiera drogę do budowy systemów zdolnych do obsługi miliona kubitów. Takie komputery mogłyby rozwiązywać złożone problemy przemysłowe i społeczne, których obecne systemy obliczeniowe nie są w stanie rozwiązać.
Architektura zastosowana w układzie Majorana 1 pozwala umieścić milion kubitów na jednym chipie wielkości dłoni. Według Microsoftu, to kluczowy próg technologiczny, który umożliwi praktyczne zastosowania komputerów kwantowych. Przykładowe zastosowania obejmują rozkładanie mikroplastików na nieszkodliwe związki chemiczne czy projektowanie samonaprawiających się materiałów dla przemysłu budowlanego, produkcji i opieki zdrowotnej.
Postęp w tej dziedzinie wymagał opracowania nowej struktury materiałowej opartej na arsenku indu i aluminium. Microsoft stworzył i zoptymalizował tę strukturę na poziomie atomowym, aby wywołać pojawienie się cząstek Majorany i wykorzystać ich właściwości w komputerach kwantowych.
„Cokolwiek robisz w przestrzeni kwantowej, musi mieć ścieżkę do miliona kubitów. Jeśli tak się nie stanie, uderzysz w ścianę, zanim osiągniesz skalę, w której możesz rozwiązać naprawdę ważne problemy, które nas motywują. W rzeczywistości opracowaliśmy ścieżkę do miliona” - powiedział Chetan Nayak, pracownik techniczny Microsoft.
Pierwszy na świecie rdzeń topologiczny, który zasila układ Majorana 1, charakteryzuje się wbudowaną odpornością na błędy już na poziomie sprzętowym, co zwiększa stabilność systemu. Microsoft podkreśla, że komercyjnie istotne aplikacje będą wymagały przeprowadzenia bilionów operacji na milionie kubitów, co byłoby niemożliwe przy obecnych metodach analogowej kontroli kubitów. Nowe podejście do pomiarów kwantowych umożliwia cyfrowe sterowanie kubitami, upraszczając i redefiniując sposób działania komputerów kwantowych.
„Od samego początku chcieliśmy stworzyć komputer kwantowy, który będzie miał wpływ komercyjny, a nie tylko przywództwo myślowe. Wiedzieliśmy, że potrzebujemy nowego kubitu. Wiedzieliśmy, że musimy się skalować” - powiedział Matthias Troyer, pracownik techniczny Microsoft.
