Microsoft представляет новаторский квантовый чип Majorana 1
Чип Majorana 1 является плодом исследовательской работы, которую компания Microsoft начала почти два десятилетия назад. Он работает на квазичастицах, называемых нулевыми модами Майораны. Кубиты, созданные из таких квазичастиц, менее подвержены ошибкам, чем другие квантовые схемы. Microsoft считает, что архитектура Majorana 1 может стать ключом к созданию крупномасштабных квантовых компьютеров.
«Новость Microsoft о квантовом процессоре является значительным достижением в области квантового оборудования и отражает 20-летнюю приверженность компании научным исследованиям и её готовность взяться за очень сложный вызов», — сказал Энрике Лизасо Олмос, соучредитель и генеральный директор стартапа Multiverse Computing, занимающегося квантовым программным обеспечением.
Квазичастица — это группа частиц или другое физическое явление, которое ведет себя как одна частица. Чип Majorana 1 от Microsoft использует квазичастицы для представления используемых в вычислениях единиц и нулей. По данным компании, обработка выполняется так называемыми топологическими кубитами на основе комбинации полупроводниковых и сверхпроводящих материалов.
Каждый из кубитов Majorana 1 построен вокруг нанопроводника или тонкой проволоки, изготовленной из сверхпроводящего сплава, называемого арсенидом индия. Этот нанопроводник соединен с куском алюминия. Охлаждая алюминий почти до абсолютного нуля, Majorana 1 может создать сверхпроводимость в нанопроводнике арсенида индия. Сверхпроводимость — это явление, которое позволяет электрическому току проходить через материал без потери энергии.
После того, как кубит становится сверхпроводящим, на границе между его нанопроводником из арсенида индия и алюминиевым компонентом начинают формироваться электроны. Большинство новых частиц превращаются в электронные пары, называемые парами Купера. Когда число электронов является нечетным, то избыточный электрон, который не может стать спаренным, перемещается в нанопроводник. Эта избыточная частица впоследствии превращается в нулевые моды Майораны - квазичастицы, которые квантовый чип Microsoft использует для выполнения обработки. Каждый из кубитов чипа содержит два нанопроводника, соединенные вместе третьим. Они размещены рядом с небольшим полупроводниковым кристаллом, который используется для считывания данных в кубите.
Главное преимущество архитектуры Majorana 1 — надежность. Современные квантовые чипы очень склонны к ошибкам обработки, что делает их непрактичными для коммерческого использования. Топологические кубиты Microsoft ошибаются с гораздо меньшей частотой — примерно раз в миллисекунду.
«Это действительно достижение для отрасли: создание специального чипа, использующего топологические кубиты, которые многие считают чрезвычайно полезными для масштабирования до мощных квантовых компьютеров», — сказал Маркус Пфлич, основатель и генеральный директор компании квантовых технологий Terra Quantum AG. «Это сообщение подтверждает нашу оценку того, что отказоустойчивое квантовое оборудование ближе, чем думают многие руководители бизнеса».
Чип Majorana 1 имеет восемь кубитов. По словам Microsoft, его архитектура на основе квазичастиц в будущем «открывает четкий путь для размещения миллиона кубитов на одном чипе». Процессор с 1 миллионом кубитов может значительно превзойти сегодняшние квантовые машины.
