Квантова революція: Microsoft розробила перші топологічні кубіти

Дослідники Microsoft оголосили про створення перших «топологічних кубітів» у пристрої, що зберігає інформацію в екзотичному стані матерії. Це може стати значним проривом у квантових обчисленнях.

Одночасно компанія опублікувала статтю в журналі Nature та представила «дорожню карту» подальших досліджень. Процесор Majorana 1 розроблений для розміщення до мільйона кубітів, що може дозволити досягти ключових цілей квантових обчислень – від зламу криптографічних кодів до створення нових ліків та матеріалів.

Якщо заяви Microsoft підтвердяться, компанія може випередити конкурентів, таких як IBM та Google, які наразі лідирують у розробці квантових комп’ютерів. Однак стаття в Nature підтверджує лише частину заявлених досягнень, а представлений план розвитку містить ще багато викликів.

Кубіти та їх складність

Квантові комп’ютери були концептуалізовані ще у 1980-х роках. Вони зберігають інформацію у квантових бітах – кубітах, які можуть одночасно приймати значення 0 та 1 завдяки явищу квантової суперпозиції. Це дозволяє квантовим комп’ютерам значно швидше вирішувати певні завдання, зокрема у сфері шифрування та моделювання природних систем.

Однак створення стабільних кубітів залишається складним завданням. Їхні квантові стани надзвичайно чутливі до впливу навколишнього середовища, що призводить до втрати інформації. Різні дослідники використовують різні методи для створення кубітів – від захоплених атомів у електричних полях до надпровідних струмів.

Екзотичні частинки та підхід Microsoft

Microsoft обрала унікальний підхід, використовуючи частинки Майорану, які були теоретично передбачені італійським фізиком Етторе Майораною у 1937 році. Вони існують лише в особливих матеріалах – топологічних надпровідниках, які потребують наднизьких температур.

Microsoft використала пари нанодротів, у яких частинки Майорану знаходяться на кінцях. Кубіт формується за допомогою вимірювання електронів, що знаходяться в цих нанодротах.

Чому це важливо?

Основна перевага топологічних кубітів – їх стійкість до зовнішніх завад завдяки так званому “заплітанню” (braiding) частинок Майорану. Це дозволяє значно зменшити кількість помилок у квантових обчисленнях.

Однак навіть цей підхід не є повністю безпомилковим. Наприклад, операція T-gate все ще має певні похибки, хоча їхнє виправлення значно простіше, ніж загальна корекція помилок у традиційних квантових платформах.

Що далі?

Microsoft планує поступово збільшувати кількість кубітів, слідуючи власній «дорожній карті». Наукова спільнота уважно спостерігатиме за ефективністю цього підходу та порівнюватиме його з альтернативними квантовими технологіями, які вже активно розвиваються IBM та Google.

Тим часом фундаментальні дослідження частинок Майорану продовжаться в університетах по всьому світу.

Читайте оригінальну статтю.