La kvantové výpočty už léta slibuje technologickou revoluci, ale až dosud to vypadalo jako vzdálená utopie. Microsoft učinil zásadní krok k tomu, aby se to stalo realitou, a to uvedením produktu na trh Kvantový čip Majorana 1, inovace, která by mohla v nadcházejících letech zcela proměnit vědeckou, průmyslovou a technologickou krajinu.
Nejpůsobivější věcí na Majoraně 1 není jen její síla nebo schopnosti, ale fakt, že je postavena na novém stavu hmoty který přešel z teorie do hmatatelné reality: topologická supravodivost. Tento fenomén v kombinaci s pokroky v kvantové architektuře, materiálech a digitálním měření staví Microsoft do čela závodu o vybudování spolehlivého, použitelného a škálovatelného kvantového počítače.
Nový přístup: topologické qubity a škálovatelná architektura
Jádro čipu Majorana 1 je založeno na topologické qubity, úplně jiná třída než ta qubits tradiční. Na rozdíl od konvenčních přístupů se tento typ qubitu opírá o pokročilé kvantově mechanické principy, jako je parita a nulové režimy Majorana (MZM). To umožňuje reprezentovat a chránit kvantové informace s výjimečnou odolností proti chybám způsobené prostředím.
Jedním z velkých úspěchů týmu Microsoftu bylo ukázat, že to umí tyto částice Majorana spolehlivě vytvářejte a kontrolujte. Pokrok, který byl donedávna teoreticky možný, ale v praxi neproveditelný. To bylo možné díky vytvoření „topovodiče“, hybridního materiálu, ze kterého se skládá indium aluminium arsenid, vyvinuté atom po atomu pro dosažení nejvyšší přesnosti.
Tento čip obsahuje nejen funkční qubity, ale veškerou řídící elektroniku potřebnou k škálování systému až na milion qubitů v rámci jediného čipu. To vše v jednom kompaktní velikost, ekvivalentní papírovému post-it. Díky této úrovni integrace je možné jej nasadit v datových centrech, jako je Azure společnosti Microsoft.
Nový stav hmoty: topologická supravodivost
Rozlišovacím prvkem této nové generace kvantových čipů je to, že jsou založeny na nový stav hmoty. Nemluvíme o pevném, kapalném, plynném nebo plazmovém, ale o topologická supravodivost, donedávna teoretický stav, který kombinuje vlastnosti supravodivosti s vlastnostmi odvozenými z topologických stavů hmoty.
Díky tomuto zvláštnímu stavu Materiály mohou vést elektřinu bez odporu a zároveň chránit kvantové informace před vnější interferencí.. Výsledkem jsou mnohem stabilnější qubity s nižší chybovostí a menší potřebou složitých mechanismů opravy chyb, což je jedna z hlavních současných překážek v kvantovém počítání.
Kontrola těchto stavů byla ověřena v recenzovaná studie publikovaná v Nature, která poskytuje vědeckou podporu pro tyto složité a ambiciózní úspěchy.
Od fyziky k aplikaci: Plán k milionu Qubitů
Majorana 1 není jen izolovaný experiment, ale součástí explicitního plánu, který společnost Microsoft stanovila za účelem vytvoření užitečného kvantového počítače odolného vůči chybám. Microsoft již integroval osm topologických qubitů na jeden čip a cílem je dosáhnout škálovatelných polí s miliony z nich.
Dalším cílem na této trase je implementovat systém na bázi tetronu, struktury složené ze čtyř částic Majorana, které tvoří robustnější logický qubit. Tyto jednotky mohou být propleteny do matic jako 4×2 struktura pro implementaci kvantové korekce chyb pomocí technik kontinuálního měření.
Velkou výhodou topologických qubitů je, že potřebují méně oprav. To znamená, že fyzické zdroje potřebné pro funkční systém jsou mnohem menší. Microsoft odhaduje, že jeho vlastní kvantové kódy snižují náklady na zpracování o faktor 10 ve srovnání se současnými alternativami.
Skutečný dopad: od kvantové chemie po materiálové inženýrství
Kvantový počítač s milionem qubitů by mohl řešit problémy, které jsou dnes nemožné i pro všechny světové superpočítače spolupracující společně. Mezi oblasti, které by přímo těžily, patří chemie, věda o materiálech, medicína a životní prostředí.
Dalo by se například přesně modelovat složité chemické reakce, navrhovat samoopravné materiály a zpracovávat i mnohem složitější modely strojového učení.
Microsoft tomu věří kombinace AI + kvantové výpočty Bude katalyzátorem, který odemkne inovace dosud nevídané. Otevírá se před námi éra zázraků.
Více než čip: přerod budoucnosti
Majorana 1 není jen postupné zlepšení, ale kompletní přerod výpočetní techniky od základů. Stejně jako tranzistor způsobil revoluci v klasické elektronice, tento čip by mohl být srdcem nové výpočetní éry.
Vše postavil Microsoft z vlastních laboratoří. Výsledkem je čip, který nejen funguje, ale lze jej vyrábět systematickým, reprodukovatelným a škálovatelným způsobem.. S čipem Majorana 1 se zdá, že kvantová budoucnost je blíž, než jsme si představovali.