Microsoft prezentuje przełomowy kwantowy układ obliczeniowy – Majorana 1, którego konstrukcja opiera się na pierwszym na świecie topokonduktorze

Microsoft ogłosił dziś stworzenie nowego kwantowego układu obliczeniowego – Majorana 1, którego konstrukcja opiera się na pierwszym na świecie topokonduktorze. Firma zapowiada, że nowoczesne układy kwantowe umożliwią rozwiązywanie skomplikowanych problemów już nie za dekady, ale za kilka lat.

Majorana 1 to pierwszy układ obliczeniowy wykorzystujący topokonduktory – specjalną kategorię materiałów, które mogą osiągać nowy stan skupienia, tzw. Stan topologiczny – nie należy on do klasycznych stanów materii, takich jak ciało stałe, ciecz czy gaz. Dzięki temu możliwe jest stworzenie stabilniejszych i bardziej skalowalnych kubitów, kluczowych dla przyszłości komputerów kwantowych.

Microsoft stworzył architekturę Topological Core, która pozwala na umieszczenie miliona kubitów na pojedynczym chipie wielkości dłoni. Osiągnięcie tego progu ma fundamentalne znaczenie dla rozwoju technologii kwantowych.

Chetan Nayak, główny inżynier kwantowy w Microsoft, porównuje ten przełom do wynalezienia tranzystora dla ery kwantowej.

„Zaprojektowaliśmy kwantowy układ obliczeniowy od podstaw, tworząc nowatorską architekturę kubitu. To fundamentalna zmiana w kierunku skalowalnych komputerów kwantowych” – mówi Nayak.

Stabilność i skalowalność dzięki topokonduktorom

Głównym wyzwaniem w budowie komputerów kwantowych jest skłonność kubitów do błędów spowodowanych zakłóceniami środowiska. Microsoft rozwiązał ten problem, projektując Rdzeń Topologiczny – układ ośmiu topologicznych kubitów opartych na nowym stanie skupienia materii. Kubity te są szybkie, małe (mieszczące się w granicach jednej setnej milimetra), stabilne i sterowane cyfrowo, co upraszcza działanie komputera kwantowego.

Microsoft opracował nowy stos materiałowy z arsenku indu i aluminium, co umożliwiło manipulację cząstkami Majorany – kluczowymi dla budowy topologicznych kubitów. Słuszność takiego podejścia została potwierdzona w recenzowanym artykule naukowym opublikowanym w tygodniku Nature.

Współpraca z DARPA i dalszy rozwój

Microsoft został wybrany przez Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych Departamentu Obrony USA (DARPA) jako kluczowy partner w programie US2QC, którego celem jest stworzenie odpornych na błędy komputerów kwantowych na dużą skalę. Firma jest jedną z dwóch organizacji zakwalifikowanych do finalnej fazy programu.

Dodatkowo Microsoft współpracuje z Quantinuum i Atom Computing, aby przyspieszyć rozwój technologii kwantowych. Jak podkreśla Matthias Troyer, ekspert Microsoft:

„Komputer kwantowy nauczy AI języka natury, co pozwoli nam na precyzyjne projektowanie nowych materiałów i cząsteczek bez lat testów i eksperymentów. Po prostu otrzymamy gotową odpowiedź”.

Droga do praktycznego wykorzystania

Microsoft zapowiada, że Majorana 1 może stać się fundamentem dla komputerów kwantowych nowej generacji. Osiągnięcie stabilności i skalowalności oznacza, że w nadchodzących latach możliwe będzie zastosowanie tych systemów w rzeczywistych branżach – od chemii kwantowej po medycynę.

W przeciwieństwie do innych rozwiązań, Majorana 1 mieści się na chłodzonym chipie wielkości dłoni, co pozwala na łatwe wdrożenie w centrach danych Azure. Dzięki temu Microsoft liczy na szybszą komercjalizację swojej technologii i realizację wizji użytkowego komputera kwantowego w ciągu kilku najbliższych lat.

Zdjęcia John Brecher dla Microsoft