Quantum Computing wurde seit langem als Schlüssel zur Lösung komplexer Probleme angesehen, die klassische Computer nicht bewältigen können, von der Simulation neuer Materialien bis zum Brechen der modernen Verschlüsselung.
Der Fortschritt wurde jedoch durch ein grundlegendes Problem behindert: qubit Instabilität. Sogar die geringste Interferenz führt dazu, dass Quantum-Bits (Qubits) ihren Zustand verlieren, was zu Rechenfehlern führt. Das Unternehmen hat nun Majorana 1 eingeführt, einen Quantenprozessor, der Qubit-Fehler auf Hardwareebene unter Verwendung topologischer Qubits reduzieren soll. Nach Microsoft könnte dieser neue Ansatz große Quantensysteme ermöglichen, die dies nicht tun Verlassen Sie sich auf komplexe Fehlerkorrekturmethoden, um zu funktionieren. Die Strategie von P> Microsoft steht im Gegensatz zu Bemühungen von Google und IBM, die beide Fortschritte bei supraleitenden Qubits erzielt haben, aber fortgesetzt werden Um mit der Skalierung aufgrund von Fehlerraten zu kämpfen./a>, der 2023 eingeführt wurde, wurde mit 1.121 zum größten supraleitenden Quantenchip mit 1.121 Qubits.
Anstatt denselben Weg fortzusetzen, wechselt Microsoft den Fokus von der Fehlerkorrektur auf die Qubit-Stabilität. Wenn Majorana 1 wie beabsichtigt funktioniert, kann es das Quantencomputer neu definieren, indem eine der schwierigsten technischen Herausforderungen eliminiert wird. verlassen sich auf supraleitende oder gefangene Qubits, die beide sehr empfindlich gegenüber Umweltgeräuschen reagieren. Dies zwingt Ingenieure, komplexe Fehlerkorrekturalgorithmen zu entwickeln, die eine große Anzahl redundanter Qubits erfordert, um die Genauigkeit aufrechtzuerhalten. Die vorgeschlagenen alternativen, topologischen Qubits von Microsoft basieren auf einem grundlegend anderen Physikprinzip. Nullmodi. Dies sind exotische Quantenzustände, die erstmals 1937 theoretisiert wurden und von von Natur aus gegen Störungen resistent sind. In einer Erklärung bezeichnete Microsoft Technical Fellow Chetan Nayak es als „Transistor für das Quantenalter“ und betonte, dass dies, wenn er erfolgreich ist, zu einem fehlertoleranten Quantencomputer führen könnte, der in der Lage ist, Millionen von Qubits zu skalieren. Eingebettete Inhalte]
Naturstudie verleiht den Behauptungen von Microsoft
Glaubwürdigkeit, während der Ansatz von Microsoft ehrgeizig ist, der Machbarkeit ist seit Jahren ein Thema der Debatte. Qubits auf Majorana-basierte Qubits.
Die Forschung konzentriert Mit hohen Präzision haben Wissenschaftler gezeigt, dass Majorana Zero-Modi verwendet werden können, um Qubits mit geringer Art zu erzeugen, was möglicherweise den Weg für eine stabilere Quantenarchitektur ebnet. und kann kontrolliert werden, sie beweist noch nicht, dass sie verwendet werden können, um einen voll funktionsfähigen Quantencomputer zu erstellen. Die Ergebnisse legen nahe, dass der Ansatz von Microsoft ein Potenzial hat, aber weitere Experimente sind erforderlich, um festzustellen, ob er über die Laboreinstellungen hinaus skaliert werden kann./H3>
Microsofts Ansatz mit Majorana 1 ist eine direkte Reaktion auf die Herausforderungen der Skalierbarkeit und Fehlerkorrektur, die den Fortschritt des Quantencomputers verlangsamt haben. Der Willow-Chip von Google hat gezeigt, dass die Fehlerkorrektur für zukünftige Skalierbarkeit gut genug verwaltet werden könnte, aber immer noch auf supraleitenden Qubits beruht, die von Natur aus zerbrechlich sind.. Der Condor-Prozessor stellte einen Rekord mit 1.121 Qubits auf und sorgt damit zum größten supraleitenden Quantenprozessor der Welt. Seine Architektur erfordert jedoch immer noch groß angelegte Fehlerkorrekturmechanismen, was die Skalierbarkeit schwierig macht. Wenn Majorana 1 sein beabsichtigtes Ziel erreicht, kann es Quantenprozessoren mit Millionen von Qubits ermöglichen-in der Reichweite der aktuellen supraleitenden Entwürfe. Die Quantenforschung von
Microsoft hat über den privaten Sektor hinaus gewonnen. Das Company wurde für DARPA-Programm von Utility-Scale Quantum Computing (US2QC) ausgewählt , ein US-Regierung, ein US-Regierung, ein US-Regierung Initiative zur Beschleunigung der Entwicklung von fehlertoleranten Quantensystemen. Die Einbeziehung von Microsoft in dieses Programm signalisiert, dass sein Ansatz als potenzieller Weg zum großen Quantum Computing angesehen wird. Das Unternehmen hat erklärt, dass es erwartet, einen funktionalen Quantencomputer „in Jahren und nicht in Jahrzehnten“ zu erstellen, aber keine endgültige Zeitleiste bereitgestellt hat. >
Trotz Microsofts Vertrauen in Majorana 1 bleibt Quantum Computing ein unvorhersehbares Feld. Ein vollständig skalierbares Quantensystem, das sie verwenden. Fehlerkorrigierte superkonditionelle Qubits-In diesem Fall können wir zuerst kommerziell lebensfähig. als ein Vorteil. Fehlertolerantes Quantum Computing Matters
Unabhängig davon, welches Unternehmen das Rennen leitet, kann Quantum Computing mehrere Branchen stören. Ein voll funktionsfähiger Quantencomputer könnte die Entdeckung von Arzneimitteln, die Finanzmodellierung, die Materialwissenschaft und die Kryptographie dramatisch verbessern.
Eines der unmittelbarsten Bedenken ist die Sicherheit. Ein ausreichend leistungsstarker Quantencomputer könnte weit verbreitete Verschlüsselungsalgorithmen brechen und eine Bedrohung für aktuelle Cybersicherheitsprotokolle darstellen. Dies hat zu Kryptographie-Bemühungen nach der Quantum geführt, bei denen Organisationen daran arbeiten, Verschlüsselungsalgorithmen zu entwickeln, die Quantenangriffen standhalten können. Dies führt zu Durchbrüchen in der Batterie-Technologie, der Supraleiter und der pharmazeutischen Entwicklung. Um das Quantum-Computing zu formulieren, indem der Fokus von Qubit-Fehlern verändert wird, um sie auf Hardwareebene zu verhindern.
bleiben jedoch viele Fragen. Können Majorana-basierte Qubits in praktische Quantensysteme skaliert werden? Werden sie die konkurrierenden Architekturen von IBM und Google übertreffen? Und vor allem zahlt sich der Ansatz von Microsoft aus, bevor seine Konkurrenten kommerziell Quantencomputer erreichen? Eine lange Reihe von Quantenbräumen bleibt abzuwarten.