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 находится в новом состоянии вещества, отличном 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.
Квантовый 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.
В новой статье, опубликованной в среду в журнале Nature, описывается, как исследователям Microsoft удалось создать экзотические квантовые свойства топологического кубита, а также точно измерить их, что очень важно для реальных вычислений. 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!
