«Транзистор» для квантової епохи: Microsoft випустили перший чип на топологічних надпровідниках

Microsoft представили новий квантовий чип Majorana 1, який вміє контролювати та спостерігати за ферміонами Майорани (тому так і назвали чіп).

Чому це круто

Більшість дослідників, які намагаються знайти застосування квантовим технологіям, стикаються із однією і тією ж самою проблемою — потрібно більше кубітів, більше обчислювальної потужності.

Із кубітами є одна дуже критична проблема: чим більше їх стає, тим більше «шумів» виникає у системі. Ефективність обчислення квантових систем сильно падає.

Вже навіть існують прототипи нейронних мереж-трансформерів на квантовій основі (на кшталт ChatGPT). Але їх не можуть відтворити через банальний брак технічних можливостей.

Мікроконтролер Majorana 1 розв’язує цю проблему за допомогою використання екзотичного матеріалу — топопровідника. Цей матеріал дозволяє створювати більш стабільні, масштабовані та, що важливо, керовані цифровими інструментами кубіти.

«Ми зробили крок назад і запитали себе: „Добре, давайте винайдемо транзистор для квантової епохи. Якими мають бути його властивості?“», — розповів Четан Наяк, технічний експерт Microsoft.

Що ж це за «Топопровідник»?

Топопровідник, або топологічний надпровідник, — це спеціальна категорія матеріалів. Вони здатні створювати абсолютно новий стан матерії — не твердий, не рідкий і не газ, а топологічний стан.

Фізично цей «провідний» створений з арсеніду індію та алюмінію. Втім, щоб отримати необхідні властивості, кристали доводилось будувати на атомному рівні. Навіть невеликий дефект робив увесь кубіт непридатним для використання.

Також для роботи квантового чіпа потрібна ціла інфраструктура — наприклад, підтримання наднизьких температур, які надають кристалам екзотичні властивості.

«За іронією долі, саме тому нам потрібен квантовий комп’ютер — адже зрозуміти ці матеріали неймовірно складно. За допомогою масштабованого квантового комп’ютера ми зможемо створювати нові матеріали з ще кращими властивостями для побудови наступного покоління квантових комп’ютерів», — розповіла Криста Свор, технічний співробітник Microsoft.

Мільйон кубітів

У дослідників є доволі чітка мета — це створення квантового чіпа із мільйоном кубітів. Чому? Бо це вважають критичною межею, коли квантові технології можуть стати дійсно корисними, і приносити комерційну вартість.

«Будь-яка робота в квантовій сфері має передбачати шлях до мільйона кубітів. Якщо ні, ви зіткнетеся зі стіною ще до того, як зможете вирішити дійсно важливі завдання», — розповів техексперт Наяк.

Технологія Topological Core дозволяє керувати кубітами цифровим способом: це значно спрощує масштабування і створення корисних квантових комп’ютерів. Такими темпами вони зможуть вирішувати корисні завдання(створення нових матеріалів та медичних сполук, розкладання пластику тощо) за роки, а не десятиліття.

Читайте: Чому створення квантового чіпа Willow безпосередньо пов’язано із розвитком ШІ