A Microsoft új kvantumchipje ezerszer megbízhatóbb elődjénél
A Microsoft bemutatta legújabb kvantumszámítási chipjét, a Majorana 2-t, amely a vállalat állítása szerint ezerszer hosszabb ideig képes fenntartani a kvantumállapotot, mint elődje. Ez az áttörés akár 2029-re is elhozhatja a kereskedelmi forgalomban is életképes kvantumszámítógépek korát, ami feleannyi idő, mint amire a kutatók eredetileg számítottak. A kísérleti kvantumprocesszor négy kvantumbites elrendezéssel büszkélkedhet, ahol a qubitek átlagos élettartama eléri a 20 másodpercet, bizonyos esetekben pedig akár egy percet is.
Ez hatalmas előrelépés a kvantumkoherencia időtartamában, hiszen a hagyományos kvantumprocesszoroknál ez az idő jellemzően ezredmásodpercekben mérhető. A kutatók szerint a chip képes lehet egy olyan hibajavító kvantumszámítógép megépítésére, amely képes felülmúlni a szuperszámítógépek teljesítményét. A fejlesztés mögött álló tudósok egy június 2-án közzétett preprint tanulmányban ismertették eredményeiket, amelyek még nem estek át szakmai lektoráláson.
A szakértők azonban kétkedéssel fogadják a Microsoft állításait, különösen a topologikus kvantumszámítás ezen specifikus területén. Korábban már megkérdőjelezték, hogy az alapul szolgáló technológia valóban bizonyított-e, és szélesebb körű bizonyítékokat kértek a qubitek koherenciaidejére vonatkozó állításokhoz. A kritikusok szerint a közösség 2018 óta vitatja a topologikus bizonyítékokat, és ez az egészséges szkepticizmus mindenki számára hasznos.
Új generációs topologikus qubitek
A Majorana 2 elődjét, a Majorana 1-et tavaly februárban mutatták be. Mindkét chip az olasz fizikus, Ettore Majorana 90 éves elméletén alapul, miszerint egy részecske lehet a saját antirészecskéje. Ez azt jelenti, hogy vagy hatalmas energiafelszabadulással megsemmisíti önmagát, vagy stabilan létezik együtt egy párban, lehetővé téve a kvantuminformáció qubitként való tárolását. Mivel a Majorana-részecskék nem találhatók meg a természetben, a kutatások nagy része arra irányul, hogy előidézzék a létezésüket.
A megfelelő körülmények között a chipben lévő qubitek elérhetik az anyag egy topologikus állapotát, amelyben az atomok nagy távolságokon keresztül összefonódnak. Ez lehetővé teszi számukra, hogy a kvantummechanika törvényeit kihasználva párhuzamosan dolgozzák fel a számítási adatok 1-es és 0-s bitjeit. A Majorana 1 chip qubitjei egy indium-arzenid félvezető és egy alumínium szupravezető kombinációjából álltak, amely egy topovezetőt hozott létre.
A Majorana 2 esetében az alumíniumot ólomra cserélték, hogy megvédjék a törékeny qubiteket a zavaró hatásoktól, például az elektromágneses hullámoktól vagy a kozmikus sugárzástól. A félvezető esetében az indium-arzenidet egy indium-arzenid és indium-arzenid-antimonid kombinációra cserélték. Ez a változtatás megduplázta a topologikus rést, ami a qubiteket a környezeti zajtól és a számítási hibáktól védő fizikai akadályt jelenti, ami a stabilitás és a megbízhatóság jelentős növekedéséhez vezetett.
Mesterséges intelligencia és kvantumszámítás ötvözése
A Majorana 2 kulcselemeit atomról atomra tervezték, ezért a tudósoknak szennyeződéseket kellett hozzáadniuk más anyagok formájában a kristályszerkezethez, hogy minden atomot a megfelelő helyére rögzítsenek. A túl sok szennyeződés vagy a rossz helyre történő bevitel azonban megzavarta volna a szerkezetet. A megfelelő elhelyezéshez a kutatók mesterséges intelligenciához fordultak.
A Microsoft Discovery platform segítségével a tudósok AI-ügynököket alkalmaztak a Majorana 2 tervezése során felmerülő összetett, egymást keresztező elemek nyomon követésére. A projekt közel két évtizednyi adatot tartalmazott, amelyek különböző formátumokban és szervezeti egységekben voltak szétszórva. Az AI-ügynökök azonban képesek voltak újraszintetizálni az adatokat és kapcsolatokat teremteni a különböző információmorzsák között.
A mesterséges intelligencia több nagyságrenddel csökkentette a kísérletek elvégzéséhez szükséges időt, amely korábban hetekig tartott. Az AI automatizálta a méréseket, és párhuzamosan képes elvégezni a feszültségbeállításokat, amire az emberi elme lineáris működése miatt nem képes. A vállalat szerint ez az áttörés lehetővé teszi számukra, hogy felére csökkentsék a gyakorlati és skálázható kvantumszámítógép megépítéséhez szükséges időt, új célként 2029-et tűzve ki.
© John Brecher/Microsoft
Forrás: LiveScience.com ↗̱
