Чип на топопроводниках: прорыв Microsoft для создания квантового компьютера

Фото с сайта Microsoft

Компания Microsoft представила Majorana 1 – первый в мире чип на основе топопроводников, который, как там рассчитывают, сможет значительно ускорить внедрение квантовых вычислений. 

Что за топопроводники?

Топопроводник, или топологический сверхпроводник, способен создавать совершенно новое состояние материи – топологическое вместо твердого, жидкого или газообразного, поясняется в сообщении Microsoft и в материале The Guardian на эту тему. Топопроводники открывают путь к разработке квантовых систем, масштабируемых до 1 млн кубитов (так называются «строительные блоки» квантовых компьютеров) – необходимого порога для того, чтобы квантовые компьютеры могли предлагать революционные решения для реальных задач. Причем такая система будет помещаться на чип размером с ладонь.

«Топологические кубиты защищают информацию, которую они несут, за счет свойств нового типа возникающих частиц – майорановских фермионов; эту информацию сложнее потерять при обработке. Однако есть дополнительные сложности при создании этих кубитов по сравнению с конкурирующими архитектурами», – комментирует профессор теоретической физики Королевского колледжа Лондона Джордж Бут.

Майорановские частицы ранее никогда не наблюдались и не создавались. В Microsoft заявили, что их пришлось «вызывать с помощью магнитных полей и сверхпроводников». Большинство исследований в области квантовых вычислений сосредоточено на других подходах.

Игра вдолгую

До этого компания Microsoft заявляла о разработке топологических кубитов в статье, которую пришлось отозвать после обнаружения научных недочетов, указывает The Guardian.

По словам Бута, хотя прогресс Microsoft был медленным по сравнению с некоторыми другими игроками, компания сосредоточилась на игре вдолгую, работая над системой, принципиально более устойчивой к «шуму» и вмешательствам, чем хрупкие базовые квантовые компьютеры, разрабатываемые конкурентами.

Зачем нам квантовые компьютеры?

Квантовые компьютеры смогут помочь в выполнении чрезвычайно трудных практических задач, таких как разложение микропластика на безвредные побочные продукты, создание самовосстанавливающихся материалов для строительства, промышленности или медицины, организация сложной логистики или взлом кодов.

Все существующие в мире компьютеры, вместе взятые, не смогут сделать того, что сможет квантовый компьютер с 1 млн кубитов, подчеркивают в Microsoft.

Перспективы

Новая технология позволит спроектировать квантовые компьютеры в течение нескольких лет вместо десятилетий, ожидают в компании. Там считают, что новый чип сыграет такую же роль в создании квантовых компьютеров, какую полупроводники сыграли в разработке современных смартфонов, компьютеров и другой электроники с меньшим размером и большей вычислительной мощностью. 

Microsoft может стать «очень серьезным конкурентом» в гонке по созданию первых надежных квантовых компьютеров, считают сторонние эксперты, но предлагают воздержаться от избыточного оптимизма, поскольку дальнейшие шаги не менее сложны. Также под вопросом, действительно ли квантовые компьютеры могут быть созданы так скоро, как полагает компания. Предстоит долгий путь, чтобы удостовериться, что эту технологию можно масштабировать.

Ранее в этом месяце американское Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов выбрало топопроводник Microsoft в качестве одного из двух путей к внедрению квантовых вычислений, которые изучает в рамках программы по оценке потенциала создания промышленно полезного квантового компьютера к 2033 году – намного раньше большинства прогнозов. 

Другой подход разработан компанией PsiQuantum, которая использует кремниевую фотонику, то есть технологию, основанную на световых волнах, для создания квантового компьютера на базе решетчатой структуры фотонных кубитов.