Компанія Microsoft оголосила про створення свого першого квантового чіпа, що стало значним кроком у зусиллях компанії виробляти пристрої, які колись можуть вирішувати проблеми, недоступні для сучасних комп’ютерів.
Чіп Majorana 1 використовує 8 кубітів, будівельних блоків квантового комп’ютингу, на шматку апаратури розміром з наліпку. За прогнозами, його можна буде розширити до мільйона кубітів. На даний момент чіп здатен лише вирішувати математичні задачі, доводячи, що його можна контролювати. Але інженери Microsoft вважають, що цей чіп є основою для майбутніх квантових машин.
Оголошення Microsoft свідчить про те, що її інженери знайшли спосіб використовувати частинки, які роблять можливим квантовий комп’ютинг, у системі, що одного дня може живити центрів обробки даних та сприяти розвитку в таких сферах, як хімія та охорона здоров’я. Деякі відкриття, що описують роботу того, що компанія називає топокондуктором, будуть опубліковані у журналі Nature.
«Науковці насправді теоретизували це у 1937 році», — сказав Джейсон Зендер, виконуючий віце-президент Microsoft, відповідальний за виведення квантових і інших перспективних технологій на ринок. «Нам знадобилося майже сто років, щоб це довести. Тепер ми можемо це використовувати». Він додав, що квантові машини будуть виконувати корисні речі «протягом років, а не десятиліть».
Квантовий комп’ютинг, прогнози щодо приходу якого робилися приблизно протягом останнього десятка років, за останні місяці зазнав значної кількості оголошень, що вказують на зростання ймовірності практичного використання цих машин.
Технологія представляє собою відійдення від фундаментальної структури комп’ютерів. Незалежно від того, чи це iPhone чи суперкомп’ютер, усі комп’ютери обробляють інформацію у одиницях, званих бітами, які кодуються як один або нуль. Квантові біти – або кубіти – представляють ймовірності одного або нуля, іноді з’являючись як обидва.
Завдяки цій гнучкості, ланцюги кубітів можуть розглядати кілька можливостей одночасно, що дозволяє їм знаходити рішення для проблем, які смутять традиційні машини, які жорстко прив’язані до одиниць і нулів. Alphabet Inc. оголосила у грудні, що її новий квантовий чіп витратив п’ять хвилин на розв’язання проблеми, яка б зайняла традиційні комп’ютери більше часу, ніж вік всесвіту.
Проблема — для Google, Microsoft та численних стартапів, що працюють над квантовими машинами — полягає в рівні помилок у технології. Виробництво частинок, які можуть електронно контролюватися, вимагає надхолодних, тихих середовищ, оскільки зайве тепло чи звукові хвилі можуть внести помилки. У експериментах ці частинки миготять на короткий момент, а їх виправлення може бути такою ж великою проблемою, як і створення частинок.
Microsoft почала свою роботу в галузі квантового комп’ютингу у 2004 році, обравши інший підхід, зосереджуючи зусилля на мінімізації помилок — конкретно на кубітах Majorana, кваркоз частинках, названих на честь італійського фізика, що теоретизував про них у 1930-х роках. Microsoft вважає, що кубіти Majorana будуть менш схильні до ненавмисних змін між одиницями та нулями, ніж кубіти, створені іншими підходами.
Для ізоляції та контролю Majorana Microsoft зібрала, атом за атомом, смуги індій-арсенідом і з’єднала алюмінієві нанопроводи в формі H. При охолодженні до близьких до абсолютного нуля температур та точної настройці з магнітним полем, Majorana індукується на кожному з чотирьох кінців букви, утворюючи один кубіт. Він віддає сигнали — одиниці та нулі — які інженери можуть зчитувати за допомогою мікрохвиль. Цю структуру можна повторювати через чіп.
Були певні невдачі: дослідники Microsoft вважали, що визначили частинки у 2018 році, але пізніше відкликали статтю, в якій намагалися це довести. Врешті-решт, вони вирішили проблему та змогли створити і виміряти Majorana кілька років потому.