Komputery kwantowe to nowoczesne urządzenia, które działają inaczej niż zwykłe komputery. Wykorzystują zasady fizyki kwantowej, dzięki czemu mogą wykonywać bardzo skomplikowane obliczenia dużo szybciej. Zamiast zwykłych bitów (0 i 1) używają kubitów, które mogą być jednocześnie w dwóch stanach naraz.
W przyszłości komputery kwantowe mogą pomóc w tworzeniu lepszej sztucznej inteligencji, bezpieczniejszej kryptografii czy nowych leków. Choć jeszcze wymagają ulepszeń, ich rozwój może zmienić wiele dziedzin technologii i nauki.
Przełom w komputerach kwantowych
Microsoft twierdzi, że poświęcił 17 lat na projekt badawczy, którego celem było stworzenie nowego materiału do budowy procesorów kwantowych.
W tradycyjnych komputerach kwantowych do przechowywania i przetwarzania informacji używa się elektronów, które pełnią rolę nośników kubitów. Jednak ze względu na swoją niewielką masę i ładunek elektryczny są one podatne na zakłócenia ze strony otoczenia, takie jak drgania termiczne czy pola elektromagnetyczne. Niestabilne działanie może powodować błędy w obliczeniach, co utrudnia stabilne i dokładne działanie komputerów.
Jak opisuje serwis The Verge, Microsoft wykorzystał do budowy swojego procesora kwantowego cząstki Majorany, które w 1937 r. opisał fizyk teoretyczny Ettore Majorana. Firma twierdzi, że dzięki temu osiągnęła przełomowy kamień milowy, tworząc „pierwszy na świecie topoprzewodnik” – nowy typ materiału, który nie tylko umożliwia obserwację cząstek Majorany, ale także ich kontrolowanie.
Microsoft stworzył nowy materiał łączący arsenek indu (półprzewodnik) i aluminium (nadprzewodnik). Po schłodzeniu go do temperatury bliskiej zera absolutnego i dostrojeniu za pomocą pól magnetycznych uzyskano unikalne właściwości kwantowe. Szczegóły tego odkrycia opisano w artykule naukowym opublikowanym w czasopiśmie Nature.
Procesor Microsoft Majorana 1. Przełomowe odkrycia dopiero przed nami
Nowa konstrukcja pozwoliła na opracowanie procesora Majorana 1 - pierwszej na świecie jednostki przetwarzania kwantowego (QPU), która została oprata na rdzeniu topologicznym. Inżynierowie umieścili w prototypowym chipie osiem topologicznych kubitów.
Nowa architektura została zaprojektowana z myślą o dalszym skalowaniu – konstruktorzy zapowiadają, że w jednym układzie będzie można umieścić nawet milion kubitów. Nawet najpotężniejsze dzisiejsze superkomputery nie są w stanie dokładnie przewidzieć procesów kwantowych, które kształtują właściwości materiałów niezbędnych dla naszej przyszłości. Opracowanie nowego chipu mogłoby umożliwić przeprowadzenie dokładniejszych symulacji, przyczyniając się do przełomowych odkryć w medycynie i nauce o materiałach.
Agencja DARPA, odpowiadająca za rozwój nowych technologii i badań w dziedzinie obronności USA, wybrała Microsoft jako jedną z dwóch firm, które zaprojektują skalowalne komputery kwantowe. Firma deklaruje, że jest w stanie stworzyć prototyp komputera kwantowego odpornego na błędy w ciągu kilku lat, a nie dekad – jest to kluczowy krok przyspieszający rozwój obliczeń kwantowych na skalę przemysłową.