Чип Majorana 1 от Microsoft открывает новый путь для квантовых вычислений

Microsoft представила Majorana 1, первый в мире квантовый чип на основе новой архитектуры Topological Core, который, как ожидается, реализует квантовые компьютеры, способные решать значительные проблемы промышленного масштаба.

Он использует первый в мире топопроводник, революционный тип материала, который может наблюдать и контролировать частицы Majorana для создания более надежных и масштабируемых кубитов, которые являются строительными блоками для квантовых компьютеров.

Подобно тому, как изобретение полупроводников сделало возможными современные смартфоны, компьютеры и электронику, топопроводники и новый тип микросхем, которые они создают, предлагают путь к разработке квантовых систем, которые могут масштабироваться до миллиона кубитов и способны решать самые сложные промышленные и общественные проблемы, заявили в Microsoft.

«Мы сделали шаг назад и сказали: «Хорошо, давайте изобретем транзистор для квантовой эры». Какими свойствами он должен обладать?», — сказал Четан Наяк, технический сотрудник Microsoft. «И на самом деле это то, как мы сюда дошли — это особая комбинация, качество и важные детали в нашем новом наборе материалов, которые позволили создать новый тип кубитов и, в конце концов, всю нашу архитектуру».

Эта новая архитектура, использованная для разработки процессора Majorana 1, предлагает четкий путь для размещения миллиона кубитов на одном чипе, который может поместиться на ладони, заявили в Microsoft.

«Что бы вы ни делали в квантовом пространстве, должен быть путь к миллиону кубитов. Если этого не произойдет, вы столкнетесь со стеной, прежде чем достигнете того масштаба, в котором сможете решить действительно важные проблемы, которые нас мотивируют», — сказал Наяк. «Мы фактически продумали путь к миллиону».

Топопроводник, или топологический сверхпроводник, — это особая категория материала, который может создавать совершенно новое состояние материи — не твердое, жидкое или газообразное, а топологическое. Он используется для создания более стабильного кубита, который является быстрым, малым и может управляться цифровым способом, без компромиссов, которые требуют текущие альтернативы.

Этот прорыв потребовал разработки совершенно новой группы материалов из арсенида индия и алюминия, большую часть которых Microsoft разработала и изготовила атом за атомом. По словам Microsoft, цель состояла в том, чтобы вызвать к существованию новые квантовые частицы, называемые майоранами, и воспользоваться их уникальными свойствами, чтобы достичь следующего горизонта квантовых вычислений.  

Первое в мире топологическое ядро, которое питает Majorana 1, является надежным по своей конструкции, включает устойчивость к ошибкам на аппаратном уровне, что делает его более стабильным.

Этот прогресс подтверждает выбор Microsoft, который много лет назад решил разработать топологический кубит — научная и инженерная задача с высоким риском и высоким вознаграждением, которая сейчас окупается. Сегодня компания разместила восемь топологических кубитов на чипе, предназначенном для масштабирования до одного миллиона.

Кубиты можно создавать различными способами, каждый из которых имеет преимущества и недостатки. Почти 20 лет назад Microsoft решила применить уникальный подход: разработать топологические кубиты, которые, как она считала, предложат более стабильные кубиты, требующие меньше исправления ошибок, таким образом открывая преимущества в скорости, размере и управляемости. Этот подход стал крутой кривой обучения, требуя неизведанных научных и инженерных прорывов, но также стал наиболее перспективным путем к созданию масштабируемых и управляемых кубитов, способных выполнять коммерчески ценную работу.