Корпорация Microsoft объявила о создании первого в мире квантового чипа Majorana 1, основанного на новой архитектуре Topological Core.
Этот чип использует передовой материал – топокондуктор, позволяющий наблюдать и контролировать частицы Майораны, что обеспечивает более надежные и масштабируемые кубиты – ключевые элементы квантовых вычислений. Компания ожидает, что благодаря этому прорыву квантовые компьютеры смогут решать реальные промышленные задачи уже в ближайшие годы, а не десятилетия.
Подход Microsoft напоминает историческое развитие полупроводников, которые сделали возможными современные компьютеры и смартфоны. Новый материал открывает путь к созданию квантовых систем с миллионом кубитов, способных справляться с самыми сложными вычислительными задачами, например, разложением микропластика на безопасные компоненты или разработкой самовосстанавливающихся материалов для строительства, производства и медицины.Инновационная архитектура и масштабируемость
Majorana 1 разработан с учетом потребностей масштабирования: на одном чипе можно разместить до миллиона кубитов, что является критическим порогом для создания действительно полезных квантовых вычислительных систем. В отличие от существующих технологий, новый подход Microsoft позволяет значительно повысить стабильность работы за счет встроенной защиты от ошибок на уровне аппаратного обеспечения.
Топокондуктор представляет собой новый класс материалов, способных формировать топологическое состояние, отличное от твердых, жидких или газообразных веществ. Это позволяет создавать более стабильные, компактные и управляемые цифровыми методами кубиты. Недавно опубликованная статья в журнале Nature подтверждает, что исследователи Microsoft смогли не только создать топологические кубиты, но и точно измерить их свойства, что является ключевым этапом на пути к практическому квантовому вычислению.Подтверждение успеха и поддержка DARPA
Microsoft долгое время инвестировала в разработку топологических кубитов, несмотря на высокие научные и технические риски. Сегодня компания уже разместила восемь топологических кубитов на чипе, который может масштабироваться до миллиона. Этот успех позволил Microsoft войти в финальную стадию программы DARPA US2QC (Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing), направленной на создание первого в мире устойчивого квантового компьютера с коммерческой ценностью.
Подход Microsoft привлек внимание не только ученых, но и государственных организаций, таких как DARPA, которые активно инвестируют в технологии, способные укрепить национальную безопасность. В отличие от существующих квантовых решений, требующих тонкой аналоговой настройки каждого кубита, новый метод Microsoft позволяет цифровое управление, значительно упрощая процесс и повышая производительность.Маттиас Тройер, технический сотрудник MicrosoftКвантовый мир и его потенциал
Благодаря способности моделировать химические реакции и молекулярные взаимодействия с невероятной точностью, квантовые компьютеры с миллионом кубитов смогут решать задачи, недоступные классическим вычислительным системам. Это откроет возможности для разработки новых материалов, самоисцеляющихся структур, экологически чистых катализаторов и даже методов борьбы с мировым голодом путем повышения урожайности и устойчивости сельского хозяйства.
Квантовые технологии позволят инженерам и ученым разрабатывать материалы и молекулы «с первого раза», минимизируя годы проб и ошибок. В сочетании с искусственным интеллектом квантовые компьютеры смогут точно предсказать, какие соединения и структуры будут работать лучше всего, существенно ускоряя научный и технологический прогресс.
Квантовые частицы, известные как кубиты, подвержены ошибкам и внешним возмущениям, что делает их управление сложной задачей. Однако новый подход позволяет значительно повысить устойчивость кубитов за счет использования частиц Майораны, которые защищают квантовую информацию от случайных помех.
Научный прорыв заключается в том, что компания не только сумела создать частицы Майораны, но и нашла способ надежно измерять их состояние. Новый метод настолько точен, что может различать разницу между одним миллиардом и одним миллиардом и одним электроном в сверхпроводящем проводе. Такой подход позволяет применять цифровое управление кубитами, делая квантовые вычисления проще и эффективнее.Дизайн квантовых материалов и перспективы
Архитектура Microsoft основана на алюминиевых нанопроводах, объединенных в форму буквы H, каждая из которых содержит четыре управляемых частицы Майораны и формирует один кубит. Эти структуры могут соединяться между собой, обеспечивая простоту масштабирования.
В отличие от громоздких квантовых компьютеров, требующих помещений размером с ангар, Majorana 1 – это компактное устройство, которое помещается на ладони и легко интегрируется в облачную инфраструктуру Azure. Новая технология уже готова к дальнейшей инженерной проработке и оптимизации, а с развитием квантовых вычислений она сможет ускорить собственное совершенствование, моделируя и прогнозируя еще более совершенные материалы для будущих квантовых компьютеров.Заключение
Создание Majorana 1 и использование топокондукторов открывают перед Microsoft и всей отраслью квантовых технологий новые перспективы. Хотя впереди еще предстоит проделать значительный объем инженерных работ, достигнутые научные открытия уже закладывают фундамент для квантовых систем, способных решать реальные задачи. В ближайшие годы мы можем ожидать стремительного развития этой области, что приведет к революционным изменениям в вычислениях, науке и промышленности.
P.S. Я веду телеграм-канал, где регулярно пишу про новые технологии, разработку, все ключевые вещи в мире ИИ/агентов, да и про технологический бизнес в целом. А ещё я часто даю там довольно глубокую аналитику по громким новостям. В общем, велком!
Источник новости: habr.com
