Microsoft объявляет о прорыве в квантовых вычислениях с новым чипом Majorana 1

Microsoft считает, что добилась ключевого прорыва в квантовых вычислениях, открыв потенциал квантовых компьютеров для решения задач промышленного масштаба. Технологический гигант 17 лет работал над исследовательским проектом по созданию нового материала и архитектуры для квантовых вычислений, и теперь представляет процессор Majorana 1 — первый квантовый процессор Microsoft, основанный на новой архитектуре.

В основе квантового компьютера лежат кубиты (qubit) — единицы информации, аналогичные двоичным битам, используемым в современных компьютерах. Такие компании, как IBM, Microsoft и Google, уже много лет стремятся сделать кубиты столь же надежными, как двоичные биты, поскольку кубиты гораздо более чувствительны к шуму, который может вызывать ошибки или приводить к потере данных.

Majorana 1 может потенциально вместить миллион кубитов на одном чипе, который не намного больше процессоров, установленных в настольных ПК и серверах. Microsoft не использует электроны для вычислений в этом новом чипе. Вместо этого он задействует частицу Majorana, описанную теоретиком Этторе Майорана (Ettore Majorana) в 1937 году. Достигнув этого рубежа, компания создала так называемый «первый в мире топокондуктор (topoconductor)» — новый тип материала, способного не только наблюдать, но и управлять частицами Majorana для формирования более надежных кубитов.

Microsoft изложила результаты своих исследований в отдельной статье в журнале Nature, где подробно описано, как исследователи смогли создать топологический кубит. Компания содействовала созданию нового материала на основе арсенида индия и алюминия и разместила восемь топологических кубитов на одном чипе, который в будущем потенциально сможет масштабироваться до миллиона кубитов.

Один единственный чип с миллионом кубитов мог бы выполнять симуляции с гораздо большей точностью, способствуя лучшему пониманию природы и открывая новые возможности в медицине и материаловедении. Таковы были обещания квантовых вычислений на протяжении многих лет, и Microsoft считает, что ее топологический сверхпроводник, является следующим большим прорывом.

Зульфи Алам (Zulfi Alam), корпоративный вице-президент по квантовым технологиям в Microsoft, пояснил:

Наше руководство работает над этой программой последние 17 лет. Это самая длительная исследовательская программа в компании.

После 17 лет мы демонстрируем результаты, которые не просто невероятны, они реальны. Они фундаментально изменят способ, которым будет развиваться следующий этап квантового пути.

Алам ранее работал над HoloLens и технологиями изготовления, которые помогли Microsoft в продвижении квантовых вычислений. Команда квантовых вычислений компании состоит из исследователей, ученых и технических стипендиатов, посвятивших годы усилиям по созданию масштабируемого квантового компьютера на основе топологических кубитов.

Четан Найак (Chetan Nayak), технический стипендиат Microsoft, сообщил:

Мы сделали шаг назад и подумали: Ладно, давайте изобретем транзистор для квантовой эры. Какие свойства ему нужны?. Именно такое сочетание, качество и важные детали в нашем новом стеке материалов позволили создать новый тип кубита и, в конечном итоге, всю нашу архитектуру.

Агентство передовых исследований обороны (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) выбрало Microsoft в качестве одной из двух компаний, прошедших в финальную фазу программы под названием «Нераскрытые системы для квантовых вычислений коммунального масштаба» (US2QC). Теперь Microsoft создаст отказоустойчивый прототип квантового компьютера на основе топологических кубитов «за годы, а не десятилетия».

Найак так комментирует это достижение:

Квантовый компьютер с миллионом кубитов — это не просто веха, это ворота к решению некоторых из самых сложных проблем мира.

Наш путь к полезным квантовым вычислениям ясен. Базовая технология доказана, и мы уверены в масштабируемости нашей архитектуры. Наше новое соглашение с DARPA демонстрирует нашу приверженность неустанному прогрессу в достижении цели: создании машины, способной стимулировать научные открытия и решать действительно важные задачи.