Вчера, 19 февраля 2025 года, Microsoft объявила о запуске нового квантового чипа под названием Majorana 1, который работает на основе экзотического состояния материи, известного как топологическая сверхпроводимость. Это значительное событие в области квантовых технологий и вычислений было подробно описано в научном журнале Nature, где команда Microsoft объяснила, как они смогли создать и управлять майорана-частицами, которые могут привести к масштабированию квантовых вычислений до миллиона кубитов. Квантовые вычисления уже давно становятся важной частью технологий, открывая новые горизонты в решении сложных задач, которые недоступны традиционным компьютерам. Однако одна из основных проблем, с которыми сталкиваются исследователи в этой области, заключается в том, что ку-биты (квантовые биты), используемые в современных квантовых компьютерах, являются очень непредсказуемыми. Microsoft утверждает, что новый квантовый чип Majorana 1 решает эту проблему, позволяя создавать топологические кубиты, которые менее подвержены воздействию внешних шумов.
Одним из важнейших аспектов нового чипа является его способность масштабироваться. В отличие от существующих квантовых компьютеров, которые могут работать с десятками или сотнями кубитов, Microsoft утверждает, что Majorana 1 может поддерживать миллионы кубитов на одном чипе размером с ладонь. Это открывает огромные перспективы для применения квантовых вычислений в различных отраслях — от лекарств до материаловедения и даже криптографии. Что такое топологические кубиты? Топологические кубиты представляют собой новое поколение кубитов, созданных из специфической структуры материи, известной как топокондуктор. Это материал, который сочетает в себе свойства полупроводников и сверхпроводников, обеспечивая низкие потери энергии и высокую надежность.
Чтобы достичь этого, команда Microsoft потребовала точной атомной инженерии и сверхохлаждения до 400 градусов по Фаренгейту ниже нуля, что является значительным научным достижением. Microsoft утверждает, что создание такого материала стоит всех затрат и усилий, так как он является основой для новой архитектуры квантовых компьютеров. "С помощью этого материала мы можем построить совершенно новую основополагающую архитектуру для наших квантовых компьютеров, что позволит нам перейти от десятков или сотен кубитов к миллионам на один чип," — говорит Криста Свор, технический сотрудник Microsoft в видео компании. Компания также объявила, что проект Majorana является самым продолжительным в их истории и начался в начале этого века, когда Билл Гейтс еще был генеральным директором. Квантовый компьютер с миллионом управляемых кубитов под архитектурой Майорана мог бы справляться с задачами, которые сегодня недоступны самым мощным суперкомпьютерам.
Это включает в себя такие задачи, как проектирование самовосстанавливающихся материалов, создание катализаторов для разложения микропластиков и разработка ферментов для увеличения производства еды в жестких климатических условиях. Ожидается, что квантовые технологии также могут сыграть ключевую роль в криптографии. В частности, возможность создания кубитов, которые могут более эффективно обрабатывать и защищать данные, делает квантовые компьютеры потенциальной угрозой для традиционных методов шифрования. Microsoft призывает быть осторожными при разработке квантовых технологий и подчеркивает необходимость защиты данных в условиях быстроразвивающихся технологий. Кроме того, Microsoft не соперничает только с Google и IBM, которые разрабатывают свои технологии квантовых вычислений, но и активно работает с Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).
Эта организация включает Microsoft в свою программу для разработки коммерчески целесообразных квантовых систем быстрее, чем ожидалось. Согласно заявлениям Microsoft, архитектура Majorana упрощает требования к управлению кубитами, используя электрические импульсы вместо точной настройки аналоговых контроллеров для каждого кубита. Это добавляет гибкости и делает использование квантовых технологий более практичным и доступным для использования в различных приложениях. В то время как текущие версии чипов содержат восемь топологических кубитов, Microsoft уверена, что архитектура может быть массово произведена, что позволит встраивать ее в квантовые системы, работающие в облачных дата-центрах Azure. Разработка технологии будет продолжена через партнерства в исследовательской сфере, прежде чем продукт станет доступен на рынке.
Таким образом, публикация информации о квантовом чипе Majorana 1 от Microsoft подчеркивает важность продолжения исследований в области квантовых технологий, а также открывает новую эру в вычислениях, обеспечивая надежность, масштабируемость и надежные решения для множества текущих проблем. В ближайшие годы можно ожидать значительных достижений в области квантовых технологий как от Microsoft, так и от других компаний, что, возможно, изменит представление о вычислениях так, как мы их знаем.
