Az eszköz a világ első “topologikus szupravezetőjét”, vagyis topokonduktorát használja. Ez egy olyan áttörést jelentő anyagtípus, amely képes megfigyelni és irányítani a Majorana-részecskéket. Ezzel megbízhatóbb és skálázhatóbb qubiteket állíthat elő, amelyek pedig a kvantumszámítógépek építőkövei.
A világ össze számítógépe sem lenne elég
Korábban a félvezetők feltalálása tette lehetővé a mai okostelefonokat, számítógépeket és elektronikát. A topokonduktorok és az általuk lehetővé tett új típusú chipek most utat nyitnak az egymillió qubitre méretezhető kvantumrendszerek kifejlesztéséhez. Ezek pedig már képesek a legösszetettebb ipari és társadalmi problémák megoldására – közölte a Microsoft.
Az új architektúra, amelyet a Majorana 1 processzor kifejlesztéséhez használtak, egyértelmű utat kínál ahhoz, hogy egymillió qubit férjen el egyetlen, tenyérnyi méretű chipen. Ez a kvantumszámítógépek számára szükséges küszöbérték ahhoz, hogy transzformatív, valós megoldásokat nyújtsanak. A scifibe illő példák sorában megtalálható a mikroműanyagok ártalmatlan melléktermékekre való lebontása, de az öngyógyító építőipari vagy egészségügyi anyagok feltalálása is. A Microsoft szerint a világ összes jelenlegi számítógépe együttműködve sem képes arra, amire egy egymillió-qubites kvantumszámítógép képes lesz.
A negyedik halmazállapot
A topokonduktor vagy “topológiai szupravezető” az anyagok egy olyan különleges kategóriája, amely képes egy teljesen új anyagállapotot létrehozni. Ez nem szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotot jelent, hanem topológiai állapotot. Ezt kihasználva egy stabilabb qubit hozható létre, amely gyors, kicsi és digitálisan vezérelhető. A Nature folyóiratban szerdán megjelent új tanulmány bemutatja, hogyan tudták a Microsoft kutatói létrehozni a topológiai qubit egzotikus kvantumtulajdonságait. Ugyancsak fontos, hogy pontosan mérni is tudják ezeket a tulajdonságokat, ami a gyakorlati számítástechnikához elengedhetetlen lépés.
Ehhez az áttöréshez egy teljesen új, indium-arzenidből és alumíniumból álló anyaghalmaz kifejlesztésére volt szükség, amelynek nagy részét a Microsoft atomról atomra tervezte és gyártotta. A cél az volt, hogy új, “majoranáknak” nevezett kvantumrészecskéket csalogassanak elő. Ezek egyedi tulajdonságait kihasználva érhető el a kvantumszámítástechnika következő horizontja.
A világ első topológiai magja, amely a Majorana 1-et hajtja, a tervezés révén megbízható, a hardver szintjén hibaállóságot tartalmaz, ami stabilabbá teszi.
A kereskedelmileg fontos alkalmazásokhoz egymillió qubiton végzett műveletek trillióira is szükség lesz, ami a jelenlegi megközelítésekkel, amelyek az egyes qubitek finomhangolt analóg vezérlésére támaszkodnak, megfizethetetlen lenne. A Microsoft csapatának új mérési megközelítése lehetővé teszi a qubitek digitális vezérlését, ami újradefiniálja és jelentősen leegyszerűsíti a kvantumszámítástechnika működését.
Már a DARPA is bejelentkezett
“Kezdettől fogva olyan kvantumszámítógépet akartunk készíteni, amelynek kereskedelmi hatása van, nem pedig csak gondolatébresztő” – mondta Matthias Troyer, a Microsoft műszaki munkatársa. A mérnök szerint tisztában voltak azzal, hogy egy új qubitre van szükségük, ahogy azzal is, hogy azt skálázniuk kell.
Ez a megközelítés vezetett oda, hogy a nemzetbiztonság szempontból is lényeges, áttörést jelentő technológiákba beruházó szövetségi ügynökség, a DARPA a Microsoftot is bevonta egy kiemelt programba. Ennek a célja nem mást, mint kideríteni, az innovatív kvantumszámítástechnológiák képesek-e kereskedelmileg releváns kvantumrendszereket létrehozni.
A Microsoft most egyike annak a két vállalatnak, amelyet meghívtak, hogy a DARPA US2QC (Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing) programjának végső fázisába lépjen. A cél az első olyan hibatűrő kvantumszámítógép létrehozása, amelynek számítási értéke meghaladja a költségeit.
(Kép: microsoft.com)
