Microsoft-მა ახლახან წარადგინა Majorana 1, მისი ჩიპი, რომელიც დაფუძნებულია ახალ ტოპოლოგიურ ძირითად არქიტექტურაზე, რაც გარღვევაა კვანტური გამოთვლების სფეროში. ეს განვითარება გვპირდება კომერციული კვანტური კომპიუტერების დაჩქარებას, რომლებსაც შეუძლიათ რთული პრობლემების გადაჭრა რამდენიმე წელიწადში და ამცირებს ათწლეულების პროგნოზს.
ჩვენ ვაჯამებთ მის ძირითად მახასიათებლებს, პოტენციურ გამოყენების შემთხვევებს და მის გავლენას ინდუსტრიაზე, მეცნიერებასა და საზოგადოებაზე.
კვანტური გამოთვლა და ტოპოლოგიური კუბიტები
Majorana 1-ის მნიშვნელობის გასაგებად, აუცილებელია გავიგოთ, როგორ მუშაობს კვანტური გამოთვლა და რატომ წარმოადგენენ ტოპოლოგიური კუბიტები ასეთ მნიშვნელოვან რევოლუციას.
კვანტური კომპიუტერი არ მუშაობს ტრადიციული ბისებით (0 ან 1), არამედ კუბიტებით, რომლებიც შეიძლება ერთდროულად რამდენიმე მდგომარეობაში იყვნენ კვანტური სუპერპოზიციის წყალობით. თუმცა, ეს კუბიტები უკიდურესად არასტაბილურია და გარემოში ნებისმიერმა დარღვევამ შეიძლება გამოიწვიოს მათ ინფორმაციის დაკარგვა გამოთვლის დასრულებამდე.
Majorana 1 იყენებს ტოპოკონდუქტორებს, მასალებს, რომლებიც სპეციალურად შექმნილია ამ ფერმიონების არსებობის მხარდასაჭერად. ეს საშუალებას აძლევს კუბიტებს იმუშაონ ნაკლები ჩარევით, რაც ამცირებს შეცდომების გამოსწორების აუცილებლობას, პრობლემა, რომელმაც შეზღუდა კვანტური გამოთვლების პროგრესი დღემდე.
Majorana 1 Microsoft
Majorana 1 არის მსოფლიოში პირველი კვანტური ჩიპი, რომელსაც მართავს ტოპოგამტარი, ინოვაციური მასალა, რომელსაც შეუძლია დააკვირდეს და გააკონტროლოს Majorana-ს ნაწილაკები უფრო საიმედო და მასშტაბირებადი კუბიტების წარმოებისთვის, რომლებიც კვანტური კომპიუტერების სამშენებლო ბლოკებია.
ჩიპის სტრუქტურა აერთიანებს ინდიუმის არსენიდსა და ალუმინს, მასალებს, რომლებიც შექმნილია და დამზადებულია ატომური სიზუსტით, რათა მინიმუმამდე დაიყვანოს დეფექტები და უზრუნველყოს სტაბილურობა, რომელიც საჭიროა საიმედო კვანტური ოპერაციებისთვის.
ტოპოგამტარი, ანუ ტოპოლოგიური ზეგამტარი, არის მასალის განსაკუთრებული კატეგორია, რომელსაც შეუძლია შექმნას მატერიის სრულიად ახალი მდგომარეობა (არა მყარი, სითხე ან გაზი, არამედ ტოპოლოგიური მდგომარეობა). ეს გამოიყენება უფრო სტაბილური კუბიტის წარმოებისთვის, რომელიც არის სწრაფი, პატარა და შეიძლება ციფრულად კონტროლირებადი, მიმდინარე ალტერნატივების მიერ მოთხოვნილი ნაკლოვანებების გარეშე.
ამ ტოპოლოგიური ბირთვის არქიტექტურის უპირატესობებია:
- გაუმჯობესებული სტაბილურობა: ტოპოლოგიური კუბიტები ნაკლებად მგრძნობიარეა გარე ხმაურისა და ჩარევის მიმართ, რაც ამცირებს შეცდომების გამოსწორების აუცილებლობას და აუმჯობესებს სისტემის საიმედოობას.
- მასშტაბურობა: ეს არქიტექტურა იძლევა ერთ პატარა ზომის ჩიპზე მილიონამდე კუბიტის ინტეგრირების საშუალებას, რაც აუცილებელია დიდი სამრეწველო და სამეცნიერო პრობლემების გადასაჭრელად.
- ციფრული კონტროლი: ტრადიციული ანალოგური მეთოდებისგან განსხვავებით, Majorana 1 იყენებს კუბიტების ციფრულ კონტროლს, რაც ამარტივებს ოპერაციებს და ხელს უწყობს მასშტაბურობას.
პოტენციური გამოყენებები
კვანტურ გამოთვლებში ყველაზე დიდი გამოწვევა კუბიტების სტაბილურობაა. ჩვეულებრივი კუბიტები უკიდურესად მყიფე და მგრძნობიარეა გარემოს ხმაურის მიმართ, რაც წარმოქმნის შეცდომებს გამოთვლებში. ამიტომ Microsoft-ი მუშაობდა ტოპოლოგიურ კუბიტებთან, რომლებიც სარგებლობენ კვანტური ნაწილაკების განსაკუთრებული ტიპით, რომელსაც ეწოდება ფერმიონი, რათა მიაღწიონ უპრეცედენტო სტაბილურობას.
მილიონი კუბიტის დამუშავების ამ გაუმჯობესებული შესაძლებლობით, Majorana 1-ზე დაფუძნებულ კვანტურ კომპიუტერებს შეუძლიათ მოახდინონ რევოლუცია რამდენიმე სფეროში, როგორიცაა:
- გარემო:
- მას შეუძლია დაეხმაროს მიკროპლასტიკის დაშლას უვნებელ პროდუქტებად, რაც ხელს შეუწყობს ოკეანეებისა და საზღვაო ცხოვრების სისუფთავეს.
- ასევე შეუძლია დაეხმაროს ნახშირბადის სეკვესტრაციის პროცესების ოპტიმიზაციას კლიმატის ცვლილების შესამსუბუქებლად.
- მოწინავე მასალები: შეუძლია ხელი შეუწყოს თვითაღმდგენი მასალების შემუშავებას მშენებლობაში, წარმოებაში და სამედიცინო მოწყობილობებში გამოსაყენებლად, გაზარდოს გამძლეობა და შეამციროს ტექნიკური ხარჯები.
- მედიცინა და ბიოტექნოლოგია:
- შეუძლია რთული მოლეკულების სიმულირება ახალი წამლების აღმოჩენის დასაჩქარებლად.
- ცილების ზუსტი მოდელირება კიბოსა და ალცჰეიმერის დაავადების მსგავსი დაავადებების უფრო ეფექტური მკურნალობის შესაქმნელად.
- ლოგისტიკის ოპტიმიზაცია:
- რთული პრობლემების გადაჭრა მიწოდების ჯაჭვებში, ეფექტურობის გაუმჯობესება და საქონლის დისტრიბუციაში ხარჯების შემცირება.
- ურბანული დაგეგმვისა და ენერგიის განაწილების სისტემების გაუმჯობესება.
- კომპიუტერული უსაფრთხოება: მოწინავე დაშიფვრის კოდების გატეხვის შესაძლებლობა, რასაც შეიძლება ჰქონდეს შედეგები ინფორმაციის უსაფრთხოებისა და კონფიდენციალურობისთვის.
თანამშრომლობა DARPA-სთან
Majorana 1-ის დიდი პოტენციალი უკვე აღიარა DARPA-მ, აშშ-ის თავდაცვის მოწინავე კვლევითი პროექტების სააგენტომ, რომელმაც შეარჩია Microsoft-ის მიდგომა, როგორც ორი სიცოცხლისუნარიანი სტრატეგიადან ერთ-ერთი ფუნქციონალური კვანტური კომპიუტერების ასაშენებლად მომდევნო ათწლეულის განმავლობაში.
ეს ვალიდაცია გადამწყვეტია, რადგან ის Microsoft-ს აყენებს გლობალურ კვანტურ რბოლაში, სადაც სხვა კომპანიები, როგორიცაა Google, IBM და სპეციალიზებული სტარტაპები, იკვლევენ ალტერნატიულ ტექნოლოგიებს.
ამრიგად, Microsoft-ი აკეთებს ფსონს, რომ მისი ტოპოლოგიური მიდგომა იქნება პირველი, რომელიც საშუალებას მისცემს კვანტური კომპიუტერის აგებას მილიონი სასარგებლო კუბიტით, სანამ მისი კონკურენტები შეძლებენ შეცდომების გამოსწორების დაძლევას საკუთარ დიზაინებში.
Microsoft Majorana-ს კვანტური კომპიუტერი
Majorana 1 ძალიან პერსპექტიულ წინსვლას წარმოადგენს, მაგრამ ექსპერტები, როგორიცაა პოლ სტივენსონი, სურეის უნივერსიტეტის ფიზიკის პროფესორი, ურჩევენ ფრთხილად ოპტიმიზმს. ეს იმიტომ, რომ, მიუხედავად იმისა, რომ ეს მნიშვნელოვანი ნაბიჯია წინ, ამ ტექნოლოგიის განვითარებისა და გაფართოების მომავალი გამოწვევები რთული იქნება და განსაზღვრავს მის გრძელვადიან წარმატებას.
რაც ნათელია არის ის, რომ Microsoft-ის Majorana 1-მა შეიძლება აღნიშნოს გარდამტეხი მომენტი კვანტურ გამოთვლებში, რომელიც გთავაზობთ პრაქტიკულ გადაწყვეტილებებს პრობლემებისთვის, რომლებიც ამჟამად ტრადიციული კომპიუტერების მიუწვდომელია. სტაბილურობის, მასშტაბურობისა და ციფრული კონტროლის კომბინაცია მის დიზაინში მას კვანტური ტექნოლოგიების შემდეგი თაობის ლიდერობის ძლიერ კანდიდატად აქცევს.
