Microsoft заявляет о основном квантовом прорыве, но что она делает?

Microsoft’s Majorana 1 quantum chip.

Исследователи в Microsoft объявили о создании первых «топологических кубитов» в устройстве, которое хранит информацию в экзотическом состоянии материи, в том, что может быть значительным прорывом для квантовых вычислений.

В то же время исследователи также опубликовали статью в природе и «дорожную карту» для дальнейшей работы. Предполагается, что дизайн процессора Majorana 1 будет соответствовать миллиону кубитов, что может быть достаточно, чтобы реализовать много значительных целей квантовых вычислений, таких как криптографические коды и разрабатывать новые лекарства и материалы быстрее.

Если претензии Microsoft откидываются, компания может выскочить конкурентов, таких как IBM и Google, которые в настоящее время, по-видимому быть ведущей гонкой по созданию квантового компьютера. о том, что заявили исследователи, и дорожная карта все еще включает в себя множество препятствий, которые необходимо преодолеть. aria-describedby = «caption-attachment-152960» style = «width: 1000px» class = «wp-caption alignnone»>

Majorana 1, безусловно, имеет стиль. (John Brecher/Microsoft) Тем не менее, новости от Microsoft очень многообещающие. Что такое топологический кубит? Что за кубит вообще, в этом отношении? И почему люди хотят квантовых компьютеров в первую очередь? >

Квантовые компьютеры были впервые придуманы в 1980 -х годах. Где обычный компьютер хранит информацию в битах, квантовый компьютер хранит информацию в квантовых битах-или Qubits. Обычный бит может иметь значение 0 или 1, но квантовый бит (благодаря законам квантовой механики, которые регулируют очень мелкие частицы) могут иметь комбинацию обоих.

Если вы представляете обычный бит как стрелку, которая может указывать либо вверх, либо вниз, кубит -это стрелка, которая может указывать в любом направлении (или на то, что называется «суперпозицией» вверх и вниз ). особенно некоторые, связанные с раскрытием Коды и моделирование природных систем. Но оказывается, что построить настоящие кубиты и получить информацию в них и из них чрезвычайно сложно, потому что взаимодействие с внешним миром может разрушить деликатные квантовые состояния внутри.

Исследователи пробовали множество различных технологий для изготовления кубитов, используя такие вещи, как атомы, пойманные в электрические поля или вихри тока, кружащихся в сверхпроводниках.

крошечные провода и экзотические частицы

Microsoft приняла совершенно другой подход для создания своих «топологических кубитов». Они использовали так называемые частицы майорна, сначала теоретизируя в 1937 году итальянским физиком Этторе Майорна. Не встречающиеся в природе частицы, такие как электроны или протоны. Вместо этого они существуют только внутри редкого типа материала, называемого топологическим сверхпроводником (который требует усовершенствованного дизайна материала и должен быть охлажден до чрезвычайно низких температур). изучен в университетах-не используется в практических приложениях. провода, каждая из которых с частицей майорна, пойманной на любом конце, действует как кубит. Они измеряют значение кубита-выраженное с помощью того, находится ли электрон в одном или другом-с использованием микроволн. ->

плетеные биты

Почему Microsoft приложила все эти усилия? Поскольку обмениваясь положениями частиц майорана (или измерением их определенным образом), они могут быть «плетеными», чтобы их можно было измерить без ошибок и устойчиво к наружным помехам. (Это «топологическая» часть «топологических кубитов».) Сделано с использованием частиц Majorana может быть полностью свободным от ошибок QBIB выбрал такой, казалось бы, трудоемкий подход. Другие технологии более склонны к ошибкам, и сотни физических кубитов, возможно, потребуется объединить вместе, чтобы создать единый надежный «логический кубит». /MREC->

Microsoft вместо этого вложила свое время и ресурсы в разработку кубитов на базе Majorana. Пока они опаздывают на большую квантовую вечеринку, они надеются, что смогут быстро догнать. Всегда есть улов

Как всегда, если что -то звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, есть улов. Даже для квантового компьютера на основе мажорневой, например, объявленной Microsoft, одна операция-известная как T-Gate-не будет достижимой без ошибок.

Таким образом, квантовый чип на основе Majorana только «почти без ошибок». Однако исправление ошибок T-Gate намного проще, чем общая коррекция ошибок других квантовых платформ. (Microsoft)

Что сейчас? Microsoft попытается двигаться вперед со своей дорожной картой, постоянно строительство больших и больших коллекций кубитов. Сообщество будет внимательно следить за тем, как работают квантовые вычислительные процессоры Microsoft и как они работают по сравнению с другими уже установленными квантовыми вычислительными процессорами. Частицы майорны будут продолжаться в университетах по всему миру.