Il calcolo quantistico è stato a lungo visto come la chiave per risolvere problemi complessi che i computer classici non possono gestire, dalla simulazione di nuovi materiali alla rottura della crittografia moderna.
Tuttavia, i progressi sono stati ostacolati da un problema fondamentale: qubit Instabilità. Anche la minima interferenza provoca la perdita di bit quantistici (qubit), portando a errori computazionali.
Microsoft afferma di aver sviluppato una soluzione. La società ha ora introdotto Majorana 1, un processore quantistico progettato per ridurre gli errori di qubit a livello di hardware, utilizzando i qubit topologici. Secondo Microsoft , questo nuovo approccio potrebbe consentire sistemi quantistici su larga scala che non lo fanno rely on complex error correction methods to function.
La strategia di Microsoft contrasta con gli sforzi di Google e IBM, entrambi hanno fatto progressi nel superconduttore Qubits ma continuano a lottare con il ridimensionamento a causa di tassi di errore. Il chip di salice di Google, annunciato nel 2024, ha dimostrato una svolta nella correzione degli errori quantis Condor Processor , lanciato nel 2023, è diventato il più grande chip quantico superconduttore fino ad oggi, Con 1.121 qubit.
Invece di continuare lo stesso percorso, Microsoft sta spostando la messa a fuoco dalla correzione degli errori alla stabilità del qubit. Se Majorana 1 funziona come previsto, potrebbe ridefinire il calcolo quantico eliminando una delle sue sfide tecniche più difficili.
In che modo l’approccio di Microsoft differisce
Computer quantistici attuali Fai affidamento su qubit superconduttori o sugli ioni intrappolati, entrambi altamente sensibili al rumore ambientale. Ciò costringe gli ingegneri a sviluppare complessi algoritmi di correzione degli errori, che richiedono un gran numero di qubit ridondanti per mantenere l’accuratezza. L’alternativa proposta di Microsoft, le qubit topologiche, si basa su un principio di fisica fondamentalmente diverso.
al centro di Majorana 1 è un materiale specializzato chiamato topoconduttore, composto da arsenide indio e alluminio, che consente la formazione di Majorana Zero modalità. Questi sono stati quantici esotici teorizzati per la prima volta nel 1937, ritenuti intrinsecamente resistenti ai disturbi.
Microsoft Posizioni Majorana 1 come prima implementazione pratica di questo approccio. In una dichiarazione, Microsoft Technical Fellow Chetan Nayak lo ha descritto come”il transistor per l’età quantistica”, sottolineando che, in caso di successo, potrebbe portare a un computer quantistico tollerante in grado di ridimensionare a milioni di qubit.
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Lo studio della natura conferisce credibilità alle affermazioni di Microsoft
mentre l’approccio di Microsoft è ambizioso, La sua fattibilità è stata un argomento di dibattito per anni. Supportare i qubit a base di Majorana.
La ricerca si concentra sulla misurazione della parità interferometrica, un metodo per rilevare gli stati quantici con Alta precisione. Può essere controllato, non dimostra ancora che possono essere utilizzati per costruire un computer quantistico completamente operativo. I risultati suggeriscono che l’approccio di Microsoft ha un potenziale, ma sono necessarie ulteriori sperimentazioni per determinare se può essere ridimensionato oltre le impostazioni di laboratorio.
Come Majorana 1 si confronta con IBM e le strategie quantistiche di Google /H3>
L’approccio di Microsoft con Majorana 1 è una risposta diretta alle sfide di correzione della scalabilità e degli errori che hanno rallentato l’avanzamento del calcolo quantistico. Il chip Willow di Google ha dimostrato che la correzione degli errori potrebbe essere gestita abbastanza bene per la scalabilità futura, ma si basa comunque su qubit superconducenti, che sono intrinsecamente fragili.
Nel frattempo, IBM si è concentrato sull’aumento del numero di qubit mentre si raffina le tecniche di mitigazione degli errori. Il suo processore Condor ha stabilito un record con 1.121 qubit, rendendolo il più grande processore quantistico superconduttore al mondo al momento. Tuttavia, la sua architettura richiede ancora meccanismi di correzione degli errori su larga scala, rendendo difficile la scalabilità.
Microsoft sta scommettendo che i qubit topologici effettueranno una correzione degli errori in gran parte inutili, consentendo ai computer quantistici di ridimensionare in modo più efficiente. Se Majorana 1 raggiunge l’obiettivo previsto, potrebbe consentire ai processori quantistici con milioni di qubit, oltre la portata degli attuali progetti superconduttori.
La ricerca quantistica di Microsoft ha guadagnato trazione oltre il settore privato. Il La società è stata selezionata per il programma Quantum Computing (US2QC) di US2QC , un governo degli Stati Uniti, un governo degli Stati Uniti Iniziativa volta ad accelerare lo sviluppo di sistemi quantistici tolleranti ai guasti. L’inclusione di Microsoft in questo programma segnala che il suo approccio è visto come un potenziale percorso per il calcolo quantistico su larga scala.
Mentre il sostegno del governo rafforza la posizione di Microsoft, non garantisce il successo. La società ha dichiarato di prevedere di costruire un computer quantistico funzionale”da anni, non decenni”, ma non ha fornito una sequenza temporale definitiva.
sfide e scetticismo: Microsoft può offrire?
Nonostante la fiducia di Microsoft in Majorana 1, il calcolo quantistico rimane un campo imprevedibile. Dimostrato un sistema quantico completamente scalabile che li usa. Poiché i qubit superconduttori corretti da Google, possono prima fare commercialmente. Piuttosto che un vantaggio. Perché le questioni di calcolo quantistico tolleranti ai guasti
indipendentemente dalla società conducono la gara, il calcolo quantistico ha il potenziale per interrompere più industrie. Un computer quantistico pienamente funzionale potrebbe migliorare drasticamente la scoperta di farmaci, la modellizzazione finanziaria, la scienza dei materiali e la crittografia.
Una delle preoccupazioni più immediate è la sicurezza. Un computer quantistico sufficientemente potente potrebbe rompere algoritmi di crittografia ampiamente usati, rappresentando una minaccia per gli attuali protocolli di sicurezza informatica. Ciò ha portato a sforzi di crittografia post-quantum, in cui le organizzazioni stanno lavorando per sviluppare algoritmi di crittografia che possono resistere agli attacchi quantistici. portando a scoperte nella tecnologia delle batterie, superconduttori e sviluppo farmaceutico.
La Majorana 1 di Microsoft rappresenta A Bold Tental di rimodellare il calcolo quantistico spostando l’attenzione dalla correzione di errori di qubit per prevenirli a livello di hardware.
Tuttavia, rimangono molte domande. I qubit a base di Majorana possono essere ridimensionati in sistemi quantistici pratici? Superformeranno le architetture concorrenti di IBM e Google? E, soprattutto, l’approccio di Microsoft ripagherà prima che i suoi concorrenti raggiungano il calcolo quantico commerciale?
Per ora, Majorana 1 è un importante passo avanti, ma se diventa la base per i futuri sistemi quantistici o semplicemente un altro esperimento in Resta da vedere una lunga serie di scoperte quantistiche.
