Majorana 1: Η Microsoft φέρνει πολύ πιο κοντά απ' ό,τι νομίζουμε τους κβαντικούς υπερυπολογιστές!

Η Microsoft προέβη σε μια σημαντική ανακοίνωση σχετικά με την Κβαντική Πληροφορική. Μόλις παρουσίασε το Majorana 1, ένα chip ικανό να συγκρατεί 1 εκατομμύριο τοπολογικά qubits ανθεκτικά σε σφάλματα. Η εταιρεία δήλωσε ότι χρειάστηκε να αναπτύξει ένα νέο υλικό για να καταστεί δυνατή αυτή η επανάσταση. Η εξέλιξη αυτή δείχνει ότι μπορεί να «κατασκευάσει έναν ριζικά διαφορετικό τύπο qubit που είναι μικρό, γρήγορο και ψηφιακά ελεγχόμενο».

Το 2023, η Microsoft δημοσίευσε ένα χρονοδιάγραμμα που περιγράφει διάφορα ορόσημα προς την ανάπτυξη ενός κβαντικού υπερυπολογιστή. Με τα σημερινά νέα, η Microsoft υποστηρίζει ότι έφτασε στο δεύτερο ορόσημο, την επίδειξη του πρώτου τοπολογικού qubit στον κόσμο.

Η εταιρεία έθεσε συνολικά έξι ορόσημα, τα οποία είναι τα παρακάτω:

Ορόσημο 01: Δημιουργία & έλεγχος των Majoranas

Για πρώτη φορά στην ιστορία, οι κατασκευασμένες από τη Microsoft συσκευές μας επιτρέπουν να προκαλέσουμε και να ελέγξουμε την τοπολογική φάση της ύλης που βιβλιογραφείται από τα Majorana Zero Modes. Αυτό το επίτευγμα επιτρέπει τη μηχανική κατασκευή ενός νέου τύπου qubit.

Ορόσημο 02: Hardware Protected Qubit

Το προστατευμένο qubit μας, με ενσωματωμένη προστασία από σφάλματα, επεκτείνει την πρώτη μας ανακάλυψη αλλάζοντας την τεχνολογία qubit από αναλογικό σε ψηφιακό έλεγχο.

Ορόσημο 03: Υψηλής ποιότητας hardware protected qubits

Για την κλιμάκωση των λειτουργιών και τη μείωση των σφαλμάτων, τα ψηφιακά ελεγχόμενα qubits με προστασία υλικού μπορούν να περιπλέκονται και να πλέκονται με μια σειρά ποιοτικών εξελίξεων.

Ορόσημο 04: Σύστημα πολλαπλών qubit

Μια ποικιλία κβαντικών αλγορίθμων μπορεί να εκτελεστεί όταν πολλαπλά qubits λειτουργούν μαζί ως προγραμματιζόμενη μονάδα κβαντικής επεξεργασίας (QPU) σε μια κβαντική μηχανή full stack.

Ορόσημο 05: Ανθεκτικό Κβαντικό Σύστημα

Μια κβαντική μηχανή, όταν λειτουργεί σε πραγματικά λογικά qubits, επιδεικνύει υψηλότερης ποιότητας λειτουργίες από τα υποκείμενα φυσικά qubits. Αυτό το επίτευγμα επιτρέπει τις πρώτες αξιόπιστες κβαντικές λειτουργίες και ανοίγει τις πύλες για την κβαντική υπερυπολογιστική.

Ορόσημο 06: Κβαντικός υπερυπολογιστής

Ο κβαντικός υπερυπολογιστής επιλύει επιστημονικά ή εμπορικά προβλήματα ταχύτερα από τους κλασικούς υπολογιστές, ξεκινώντας από 1 εκατομμύριο αξιόπιστα rQOPS/sec με ποσοστό σφάλματος κάτω από 1 στο τρισεκατομμύριο, κλιμακούμενος σε 100 εκατομμύρια rQOPS/sec για προηγμένες προκλήσεις της χημείας και της επιστήμης των υλικών.

Το άλμα από το πρώτο στο δεύτερο ορόσημο πήρε στη Microsoft μόλις 18 μήνες. Η εταιρεία δήλωσε ότι είναι πλέον σε θέση να εξαλείψει κάθε αμφιβολία σχετικά με το χρονοδιάγραμμα για την υλοποίηση ενός κβαντικού υπερυπολογιστή και ανέφερε πως πιστεύει ότι ο στόχος θα επιτευχθεί σε χρόνια και όχι σε δεκαετίες, δηλαδή πριν από το 2035. Αν υποθέσουμε ότι κάθε στόχος θα επιτευχθεί με την ίδια ταχύτητα, με ένα διάστημα 18 μηνών για τον καθένα, θα μπορούσαμε να φτάσουμε στο τελευταίο ορόσημο σε 72 μήνες, δηλαδή σε μόλις έξι χρόνια, το 2031.

Το νέο τσιπ Majorana 1 της Microsoft φιλοξενεί επί του παρόντος 8 qubits, αλλά μπορεί να χωρέσει έως και 1 εκατομμύριο. Όταν η Microsoft καταφέρει να κλιμακώσει τα qubits στο 1 εκατομμύριο, θα επιτρέψει στους κβαντικούς υπολογιστές να κάνουν ό,τι δεν μπορούν να κάνουν οι κλασικοί υπερυπολογιστές. Ένα από τα οφέλη που περιέγραψε η Microsoft ήταν η πιθανή δυνατότητα των κβαντικών υπολογιστών να βοηθήσουν στην ανακάλυψη καινοτομιών στα αυτοθεραπευόμενα υλικά, στη γεωργία και στην ασφαλέστερη ανακάλυψη χημικών ουσιών. Θα μπορούσε επίσης να μειωθεί το κόστος που σχετίζεται με τις πειραματικές αναζητήσεις και τα πειράματα υγρού εργαστηρίου, καταλήγοντας στα ευρήματα μέσω ενός κβαντικού υπολογιστή αντί αυτού.

Η Microsoft αναφέρει πως πιστεύει ότι η θεμελιώδης τεχνολογία της σε αυτόν τον τομέα είναι επεκτάσιμη. Αν η εταιρεία έχει δίκιο, θα καταλήξει τελικά στην ανάπτυξη ενός κβαντικού υπερυπολογιστή που θα μπορεί να βοηθήσει στις επιστημονικές ανακαλύψεις και στην επίλυση ζητημάτων μεγάλης σημασίας.

Το Majorana 1 χωράει στην παλάμη ενός χεριού και μπορεί να τοποθετηθεί μέσα σε κβαντικούς υπολογιστές τακτοποιημένα, δήλωσε η Microsoft. Η εξέλιξη αυτή κατέστη δυνατή χάρη στην απόφαση να επικεντρωθεί σε τοπολογικά qubits τα οποία έχουν μέγεθος που θεωρείται ότι βρίσκεται στη ζώνη goldilocks. Αν τα qubits είναι πολύ μικρά, μπορεί να είναι πολύ δύσκολο να τρέξουν γραμμές ελέγχου σε αυτά, ενώ αν είναι πολύ μεγάλα, θα χρειαζόταν ένας υπολογιστής στο μέγεθος ενός υπόστεγου αεροπλάνου.

[via]