Microsoft har avslöjat sin nytt kvantchip, Majorana 1, ett genombrott som kan förändra kvantberäkningen som vi känner den. Företaget hävdar att denna processor, baserad på en topologisk qubit-arkitektur, är ett fast steg mot konstruktionen av effektiva kvantdatorer och skalbar.
Även om det kan verka som ett ämne science fictionSanningen är att kvantberäkning har varit under forskning i årtionden. Och ett av de stora hindren som hittills har gjort den praktiska implementeringen omöjlig har varit bristande stabilitet i qubits (qubiten eller kvantbit är den grundläggande informationsenheten som används för att koda data i kvantberäkning). Nu hävdar Microsoft att de har löst problemet.
Lösningen är en design baserad på Majorana fermioner, partiklar som teoretiserades på 30-talet som kunde tillåta generering av qubits som är mer motståndskraftiga mot fel.
Ett innovativt tillvägagångssätt: topologisk supraledning
En av höjdpunkterna med Majorana 1 är att det, enligt Microsofts källor, har uppnåtts skapa ett nytt materiatillstånd kallas topologisk supraledning. Denna upptäckt, förklaras närmare i tidningen Natur, skulle tillåta betydande minskning av kvantfel genom exakt manipulation av dessa exotiska partiklar.
För att uppnå denna bedrift har Microsoft arbetat med specifika material som t.ex indiumaluminiumarsenid, som, när de kombineras, genererar strukturer som kan upprätthålla kvantstabilitet. Detta genombrott skulle tillåta qubits att behålla sin koherens längre, vilket minskar behovet av felkorrigering.
En miljon qubits: Microsofts ambitiösa mål
För att en kvantdator ska lösa verkliga problem inom industri och vetenskap krävs ett enormt antal qubits som fungerar tillsammans. Microsoft har sagt att dess topologiska tillvägagångssätt är den mest framkomliga vägen till nå siffran en miljon qubits, en viktig tröskel för att uppnå verkligt användbar kvantberäkning.
Jason Zander, vice vd för Microsoft, har belyst komplexiteten i utvecklingen av detta chip: "Vi har varit tvungna att helt ombilda arkitekturen av kvantberäkning, liknande det som hände med uppfinningen av transistorn vid den tiden."
Jämförelse med andra kvantframsteg
Microsofts tillkännagivande kommer vid en tidpunkt då andra företag som Google och IBM också har gjort framsteg inom kvantberäkning. Under 2019, Google påstår sig ha uppnått så kallad "kvantöverhöghet", se till att deras Sycamore kvantprocessor kunde utföra en beräkning på några minuter som skulle ha tagit en klassisk superdator tusentals år.
Microsoft tar dock ett annat tillvägagångssätt och fokuserar på stabiliteten hos qubits snarare än att bara öka antalet. Det multinationella antyder att dess teknik skulle kunna övervinna nuvarande begränsningar vid felkorrigering, ett nyckelproblem i andra kvantutvecklingar.
Möjliga tillämpningar och framtiden för kvantberäkningar
Tillämpningarna av kvantdatorer går långt utöver enkel datorkraft. I framtiden förväntas de revolutionera områden som:
- Kemi och materialvetenskap: Utveckling av nya föreningar och material med avancerade egenskaper.
- Medicin: Snabbare upptäckt av läkemedel och biomolekylära simuleringar.
- Finans: Marknadsförutsägelsemodeller och investeringsportföljoptimering.
- Artificiell intelligens: Algoritmer för djupinlärning med oöverträffade möjligheter.
Även om Microsoft inte har gett något specifikt datum för kommersialiseringen av sin kvantteknologi, insisterar de på att de går framåt i en snabbare takt. Enligt Chetan Nayak, Huvudutredare för Azure Quantum, "vi är närmare än någonsin Kvantdatorer med verklig effekt i industrin och samhället."
Majorana 1-chippet representerar en milstolpe i kapplöpningen mot funktionell kvantberäkning. Om Microsofts strategi bär frukt kan vi titta på en ny teknologisk era där problem som idag verkar olösliga skulle hitta en lösning på några sekunder.