Microsoft паказала першы квантавы працэсар Majorana 1

У аснове чыпа ляжыць першы ў свеце топаправаднік — прарыўны матэрыял, які можа назіраць і кантраляваць задзейнічаныя гіпатэтычныя часціцы — ферміёны Маяраны для стварэння больш надзейных і маштабаваных кубітаў. Microsoft сцвярджае, што гэтая новая архітэктура прапаноўвае выразны шлях да размяшчэння мільёна кубітаў на адным чыпе, які змяшчаецца на далоні.

Ферміёны Маяраны існуюць толькі ў тэорыі. Гэта аблокі звышахалоджаных электронаў, якія называюць «модамі нуль-энергіі». Такія часціцы яшчэ не былі зарэгістраваныя эксперыментальна. За апошнія гады фізікі навучыліся ствараць квазічасціцы, блізкія па ўласцівасцях да ферміёнаў Маяраны. Ідэю квантавага камп’ютара на аснове маяранаўскіх ферміёнаў у 1990-х гадах распрацаваў фізік Аляксей Кітаеў.

Для стварэння квантавага чыпа распрацоўшчыкі ўжывалі камбінацыю арсеніду індыю і алюмініевых правадоў. Кубіты маюць форму літары H, на кожным яе канцы ў пастках размяшчаецца па адным ферміёне Маяраны ў выглядзе групы электронаў. Канструкцыя прапаноўвае простае маштабаванне, падобнае да структуры транзістараў на паўправадніковых крышталях. Цяпер працэсар Majorana 1 змяшчае восем такіх кубітаў, але да 2030 года плануецца павялічыць іх колькасць да некалькіх соцень.

Квантавая платформа Microsoft патрабуе крыягеннага ахалоджвання і ўзаемадзеяння з класічнымі камп’ютарамі для апрацоўкі інфармацыі. Гэтая архітэктура здольная з высокай дакладнасцю рэгістраваць характарыстыкі квазічасціц і кіраваць іх станам. Аднак дагэтуль нельга дакладна прадказаць усе ўласцівасці гіпатэтычных маяранаўскіх ферміёнаў. Для гэтага часціцы павінны быць надзвычай устойлівыя да вонкавых уздзеянняў і абароненыя ад памылак, такія ўмовы стварыць даволі цяжка.

Квантавыя камп’ютары з мільёнам кубітаў змогуць вырашаць задачы ў хіміі, матэрыялазнаўстве і іншых галінах, якія не пад сілу сучасным класічным камп’ютарам. Напрыклад, яны могуць дапамагчы вырашыць пытанне карозіі матэрыялаў, распрацаваць самаўзнаўляльныя матэрыялы або знайсці каталізатары для раскладання мікрапластыку. Паводле слоў прадстаўнікоў Microsoft, гэты прарыў стаў магчымы дзякуючы 17-гадовай даследчай праграме, накіраванай на стварэнне новага матэрыялу і архітэктуры для квантавых вылічэнняў.