Чіп Majorana 1 від Microsoft відкриває новий шлях для квантових обчислень

Microsoft представила Majorana 1, перший у світі квантовий чіп на основі нової архітектури Topological Core, який, як очікується, реалізує квантові комп’ютери, здатні вирішувати значні проблеми промислового масштабу.

Він використовує перший у світі топопровідник, революційний тип матеріалу, який може спостерігати та контролювати частинки Majorana для створення більш надійних і масштабованих кубітів, які є будівельними блоками для квантових комп’ютерів.

Подібно до того, як винахід напівпровідників зробив можливими сучасні смартфони, комп’ютери та електроніку, топопровідники та новий тип мікросхем, які вони створюють, пропонують шлях до розробки квантових систем, які можуть масштабуватися до мільйона кубітів і здатні вирішувати найскладніші промислові та суспільні проблеми, заявили в Microsoft.

«Ми зробили крок назад і сказали: «Добре, давайте винайдемо транзистор для квантової ери». Які властивості він повинен мати?», — сказав Четан Наяк, технічний співробітник Microsoft. «І насправді це те, як ми сюди дійшли — це особлива комбінація, якість і важливі деталі в нашому новому наборі матеріалів, які дозволили створити новий тип кубітів і, зрештою, всю нашу архітектуру».

Ця нова архітектура, використана для розробки процесора Majorana 1, пропонує чіткий шлях для розміщення мільйона кубітів на одному чіпі, який може поміститися на долоні, заявили в Microsoft.

«Що б ви не робили в квантовому просторі, повинен бути шлях до мільйона кубітів. Якщо цього не станеться, ви зіткнетеся зі стіною, перш ніж досягнете того масштабу, в якому зможете вирішити справді важливі проблеми, які нас мотивують», — сказав Наяк. «Ми фактично продумали шлях до мільйона».

Топопровідник, або топологічний надпровідник, — це особлива категорія матеріалу, який може створювати абсолютно новий стан матерії — не твердий, рідкий або газоподібний, а топологічний. Це використовується для створення більш стабільного кубіта, який є швидким, малим і може керуватися цифровим способом, без компромісів, яких вимагають поточні альтернативи.

Цей прорив вимагав розробки абсолютно нової групи матеріалів із арсеніду індію та алюмінію, більшу частину яких Microsoft розробила та виготовила атом за атомом. За словами Microsoft, мета полягала в тому, щоб спонукати до існування нові квантові частинки, які називаються майоранами, і скористатися їхніми унікальними властивостями, щоб досягти наступного горизонту квантових обчислень.  

Перше в світі топологічне ядро, яке живить Majorana 1, є надійним за своєю конструкцією, включає стійкість до помилок на апаратному рівні, що робить його більш стабільним.

Цей прогрес підтверджує вибір Microsoft, який багато років тому вирішив розробити топологічний кубіт – наукове та інженерне завдання з високим ризиком і високою винагородою, яке зараз окупається. Сьогодні компанія розмістила вісім топологічних кубітів на чіпі, призначеному для масштабування до одного мільйона.

Кубіти можна створювати різними способами, кожен з яких має переваги та недоліки. Майже 20 років тому Microsoft вирішила застосувати унікальний підхід: розробити топологічні кубіти, які, як вона вважала, запропонують більш стабільні кубіти, що потребуватимуть менше виправлення помилок, таким чином відкриваючи переваги у швидкості, розмірі та керованості. Цей підхід став крутою кривою навчання, вимагаючи незвіданих наукових та інженерних проривів, але також став найбільш перспективним шляхом до створення масштабованих і керованих кубітів, здатних виконувати комерційно цінну роботу.

Джерело: microsoft