Microsoft predstavlja revolucionarni kvantni čip Majorana 1
Microsoft je nedavno predstavio svoj najnoviji kvantni čip pod nazivom Majorana 1, za kojeg tvrde da će moći riješiti značajne stvarne probleme u razdoblju od desetak godina. Iako neki stručnjaci izražavaju sumnju u te tvrdnje, Microsoft ističe da njihov novi dizajn čipa uključuje manipulaciju “potpuno novim stanjem materije”.
Što je kvantno računanje i koja je njegova budućnost?
Kvantno računanje, poput nuklearne fuzijske energije, često se opisuje kao tehnologija koja će biti dostupna za nekoliko desetljeća. Jedan od ključnih izazova koji ovo područje mora riješiti kako bi kvantni računari postali korisniji jest broj pogrešaka koje javljaju. Naime, qubiti su posebno osjetljivi na vanjske smetnje, kao što su materijalne defekte ili lagano povećanje temperature iznad blizu apsolutne nule.
Revolucija u kvantnoj tehnologiji: Topološki qubiti
Microsoft se nada da će zaobići neke od ovih problema stvaranjem “topoloških qubita”, kroz manipulaciju novim stanjem materije. Krysta Svore, tehnička suradnica u Microsoftu, izjavila je: “Naš tim je uspio uzeti subatomski čestici koji su do sada bili samo teorijski, ne samo da ih promatramo, već i njima upravljamo.”
Poznato je da postoje različita stanja materije: čvrsto, tekuće i plinovito, a svako od njih ima specifična svojstva definisana ponašanjem atomskih komponenti. No, tu su i druga stanja materije. Svore objašnjava: “Prije stotinu godina, matematičari su predložili jedno novo stanje materije: topološko stanje. Od tada, istraživači su tražili specifičnu, vrlo korisnu kvazi-česticu unutar tog stanja, Majorana česticu.”
Moćne karakteristike Majorana čestica
Jedna od korisnih osobina Majorana kvazičestica je ta da su one svoje vlastite antipartice. Matthias Troyer, također tehnička suradnica u Microsoftu, dodaje: “Teorija Majorana pokazuje da je matematički moguće imati česticu koja je vlastita antipartica. To znači da kada se dvije takve čestice spoje, mogu se međusobno uništiti i ne ostane ništa. Ili možete spojiti dvije čestice i one ostaju kao dvije čestice.”
Microsoftov uređaj koristi suprprovodnu nanowire napravu napravljenu od indij arsenida kako bi spojio dva topološka provodnika u oblik H, a zatim manipulira Majorana kvazičesticama na krajevima H oblika koristeći magnetska polja i suprprovodnike. U materijalima koji pokazuju suprprovodna svojstva na vrlo niskim temperaturama, dva elektrona se spajaju i formiraju Cooperove parove.
Održavanje stabilnosti i smanjivanje grešaka
U Majorana 1 čipu, Microsoft tvrdi da se elektron dijeli između dviju Majorana kvazičestica u delokaliziranom stanju. Uz pažljiva mjerenja pomoću mikrovala, tvrtka navodi da može razlikovati jednu milijardu i jednu elektron od jedne milijarde elektrona u suprprovodnoj žici, time informirajući računar o stanju qubita.
Nayak iz Microsofta zaključuje: “Povukli smo se i rekli: ‘OK, izumimo tranzistor za kvantno doba. Koja svojstva treba imati?’. Tako smo došli ovdje – radi se o posebnoj kombinaciji, kvaliteti i važnim detaljima u našem novom materijalnom sklopu koji su omogućili novi tip qubita i na kraju cijelu našu arhitekturu.”
Izazovi i budućnost kvantnog računarstva
Unatoč uzbudljivim rezultatima, postoje skeptici. Microsoft je objavio privremene rezultate, ali priznaje da oni sami “ne određuju” jesu li niskoenergetska stanja otkrivena interferometrijom topološka. Dodatni testovi, na koje se aludira u priopćenju, sugeriraju veću pouzdanost, no još nisu objavljeni.
Nayak je dodao: “Dok izvršavamo više vrsta mjerenja, bit će sve teže objasniti naše rezultate bez topoloških modela. Možda neće biti jednog trenutka kada će svi biti uvjereni, ali objašnjenja koja nisu topološka će zahtijevati sve više usklađivanja.”
Trenutno, Microsoft je razvio čip s osam topoloških qubita, dok je cilj dosegnuti jedan milijun. Ipak, s ovim čipovima sljedeća generacija kvantnih računara mogla bi početi raditi korisne i pouzdane poslove unutar nekoliko godina, umjesto decenija.
Zaključak
Microsoftov Majorana 1 čip još je jedan korak prema budućnosti kvantnog računarstva, s potencijalom transformacije tehnologije kako je poznajemo. Kako istražuju nova stanja materije i razvijaju inovativne pristupe, put do praktičnog kvantnog računanja postaje sve jasniji, i budućnost izgleda svjetlije nego ikada prije.
