Microsoft odhalil kvantový procesor poháňaný „topologickými qubitmi“
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 21. 2. 2025
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Spoločnosť Microsoft tvrdí, že urobila veľký prelom v kvantových výpočtových schopnostiach s Majorana 1, jej prvým kvantovým procesorom a prvým svojho druhu, ktorý je poháňaný takzvanými topologickými qubitmi.
Po prvé, procesor veľkosti dlane má vo svojom jadre osem qubitov. Tieto qubity sú vyrobené z novej triedy materiálov nazývaných ako „topovodiče“. Hovorí sa o nich, že sú strašne malé – každý má asi 1/100 milimetra. Sú tiež rýchle a dajú sa digitálne ovládať. To znamená, že veľké množstvo z nich možno spravovať jednoduchšie ako v iných kvantových počítačoch.
Spoločnosť Microsoft je tiež nadšená z možnosti umiestniť do tohto procesora až milión qubitov. V tomto míľniku by sa dalo očakávať, že kvantový počítač bude fungovať spoľahlivo, teda s dostatočnou korekciou chýb, aby mohol začať riešiť skutočné problémy, ktoré presahujú možnosti dnešných klasických počítačov.
To zahŕňa výzvy, ako je simulácia zložitých molekúl pre vývoj liekov, optimalizácia chemických reakcií pre efektívnejšiu výrobu hnojív, modelovanie nových materiálov pre lepšie batérie alebo solárne články a vykonávanie zložitých finančných výpočtov na riešenie makroekonomických problémov.
Procesor samozrejme nie je komerčne dostupný a pravdepodobne sa bude používať iba na hodnotenie, simulácie a vývoj budúcich čipov.
Možno najzaujímavejšia časť oznámenia spoločnosti Microsoft je o tom, ako sa sem dostal. Spoločnosť tvrdí, že ide o jeden z jej najdlhšie prebiehajúcich výskumných projektov a prebieha už 17 rokov, s ešte dlhšou históriou teoretickej fyziky, ktorá sa teraz realizuje.
V roku 1937 taliansky fyzik Ettore Majorana opísal subatomárnu časticu s názvom Majorana fermion s jedinečným kvantovo mechanickým stavom, ktorý je odolný voči miestnym poruchám. Táto vlastnosť urobila z častice ideálneho kandidáta na vytváranie stabilných qubitov pre kvantové výpočty, pretože by produkovali menej chýb.
Spoločnosť Microsoft hovorí, že sa jej tieto častice podarilo pozorovať minulý rok a teraz ich dokázala využiť na praktické aplikácie v procese vytvárania čipov. Konkrétne spoločnosť používa takzvané Nulové režimy Majorana (Majorana Zero Modes - MZM), čo sú kvázičastice, ktoré existujú na koncoch topologických supravodivých nanodrôtov vyrobených z „topovodičov“, ako stavebné bloky pre qubity v tomto procesore.
Tieto „topovodiče“ sú novým typom materiálu, ktorý vykazuje úplne nový stav hmoty, ktorý je odlišný od pevného, kvapalného a plynného skupenstva. V tomto prípade sa arzenid india (polovodič) a hliník (supravodič) skombinujú, ochladia takmer na absolútnu nulu a vyladia magnetickými poľami, aby sa dosiahol stav známy ako topologická supravodivosť.
To je tiež miesto, kde materiály tvoria topologické supravodivé nanodrôty s MZM na koncoch drôtov. Tieto MZM uchovávajú kvantové informácie a zdieľajú medzi nimi nepárový elektrón. Vďaka tomu sú neviditeľné pre vonkajšie rušenie, chránia kvantové informácie a umožňujú stabilnú prevádzku kvantového počítača.
Prirodzene, spoločnosť Microsoft ešte neskončila. Rovnako ako v prípade iných spoločností, ktoré budujú kvantovú výpočtovú techniku, ako je Google, aj Microsoft chce zabaliť milión qubitov do jedného procesora, aby mohla skutočne čeliť zložitým výzvam. To môže byť pravdepodobne vzdialené len niekoľko rokov vývoja a nie desaťročia, ako sa predtým očakávalo.
