A kvantumszámítástechnika világa forradalmi változás előtt áll, amelyet a Microsoft legújabb bejelentése hozhat el.
A Microsoft kifejlesztette a világ első topológiai Kvantumfeldolgozó Egységét (Quantum Processing Unit, QPU), amelyet a Majorana 1 névre kereszteltek. Ez az innováció lehetőséget nyújthat arra, hogy a kvantumszámítás megbízhatóbbá, skálázhatóbbá váljon, és ezáltal egy lépéssel közelebb kerüljünk a valóban használható kvantumszámítógépekhez.
A kvantumszámítástechnika egyik legnagyobb akadálya eddig a qubitek hibázása volt. A klasszikus számítástechnikában a bitek kizárólag 0 vagy 1 állapotban lehetnek, míg a qubitek egyszerre több állapotot is felvehetnek, ami hatalmas számítási teljesítényt biztosít. Azonban a kvantumrendszerek külső zajok és instabilitás miatt rendkívül érzékenyek, ami nagymértékben csökkenti a megbízhatóságukat.
A Microsoft fejlesztése azonban választ adhat erre a kihívásra. A Majorana 1 topológiai QPU hardveresen védett a külső zavarokkal szemben, ami jelentős előrelépés a kvantumhibák csökkentése és a kvantumszámítógépek gyakorlati megvalósítása terén.
Az új anyagállapot szerepe
A Microsoft kutatói felfedeztek egy teljesen új anyagállapotot, amely lehetőséget biztosít egy radikálisan új qubit típus létrehozására. Az útótörés az elévülhetetlen jelentőségű Majorana null-módokhoz (MZM-ekhez) kapcsolódik. Ezek a kvázirészecskék a kvantuminformáció stabilabb és zajtűrésre alkalmasabb tárolását teszik lehetővé.
A technológia alapja egy indium-arzenid (InAs) félvezető és alumínium (Al) szupravezető kombinációja. Ha ezt a szerkezetet közel abszolót nulla fokra hűtik és mágneses térbe helyezik, a rendszer topológiai szupravezetőként viselkedik, amely az MZM-ek kialakulásához vezet.
Kvantuminformáció pontos kiolvasása
A kvantuminformáció kiolvasása kulcsfontosságú probléma volt eddig. A Microsoft erre egy új, mikrohullámú reflektometriás módszert alkalmazott. Ez a technika lehetővé teszi a kvantumállapot pontos meghatározását, miközben javítja a skálázhatóságot is. A rendszer képes egyedi qubiteket precízen irányítani, csökkentve a zajból eredő hibákat.
A Microsoft kvantumprojektjét a DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) is elismeri, és a vállalatot beválogatták az US2QC programba. Ennek a programnak az a célja, hogy olyan kvantumszámítógépeket fejlesszenek, amelyek valóban használhatóak a gyakorlati alkalmazások során. Az új hibatűrő kvantumszámítógépek a NASA, a Los Alamos Nemzeti Laboratórium és a Johns Hopkins APL szakértőivel közösen készülnek.
A kvantumszámítás jövője
A Microsoft ütemterve szerint a Majorana 1 prototípus sorozatgyártása hamarosan megkezdődhet. Az első lépés a hibatűrő prototípus (Fault-Tolerant Prototype, FTP) kifejlesztése, amely később egy több milló qubitet kezelni képes kvantumszámítógéppé fejleszthető. A kvantumszámítás hamarosan olyan kihívásokat oldhat meg, amelyek a klasszikus számítástechnikával lehetetlenek lennének. Az anyagtudomány, a kémia és a mérnöki tudomány területein világmegváltó útótöréseket hozhat el. Az ígéret szerint a kvantumszámítás a közeljövőben valódi, gyakorlati technológiává válhat.
English summary
|
