Microsoft ' s Majorana 1 menjelaskan: Jalan ke satu juta qubit

Satya Nadella baru saja mengumumkan pembebasan Majorana 1 Microsoft, unit pemprosesan kuantum pertama di dunia (QPU) yang dikuasakan oleh seni bina "teras topologi" yang unik. Pengumuman itu telah menggerakkan beberapa kegembiraan yang serius dalam komuniti kuantum. Majorana 1 adalah langkah ke arah masa depan pengkomputeran kuantum, menjanjikan untuk menangani masalah yang kini terlalu kompleks untuk komputer klasik hari ini. Cip ini, yang dibina di atas qubit topologi, adalah pendekatan yang baru, berbeza dengan pesaing seperti Google dan IBM yang dilakukan dengan superconducting atau qubit-qubit-on qubit. Mari pecahkannya.

Jadual Kandungan

Apa itu Majorana 1? Tuntutan
• Apa yang akan datang untuk Majorana Microsoft 1?
Apa itu Majorana 1?
Microsoft's Majorana 1 adalah sekeping teknologi yang bercita -cita tinggi yang membawa sentuhan topologi kepada pengkomputeran kuantum. Dinamakan selepas Majorana Fermion -quasiparticle yang sukar difahami oleh Ettore Majorana pada tahun 1937 -cip menggunakan qubit topologi. Ini adalah jauh dari qubit superconducting atau qubit-ir yang terperangkap yang biasa digunakan oleh Google dan IBM. Majorana 1 direka untuk skala kepada satu juta qubit pada satu peranti bersaiz sawit tunggal, saiz Microsoft mengatakan adalah kunci untuk mencapai pengkomputeran kuantum toleransi kesalahan yang mampu menyelesaikan beberapa cabaran perindustrian dan masyarakat yang sangat kompleks.
• Refleksi pasangan mengenai penemuan pengkomputeran kuantum yang baru saja kami diumumkan ...
  Kebanyakan kita membesar pembelajaran Terdapat tiga jenis utama perkara yang penting: pepejal, cecair, dan gas. Hari ini, yang berubah.
  • Sejarah Pembangunan
  Timeline
  • : Majorana 1 bukan sesuatu yang berlaku semalaman. Ini hasil daripada hampir dua dekad penyelidikan, menjadikannya projek R & D yang paling lama berjalan Microsoft. Perjalanan bermula pada tahun 2005 di bawah program Q Station, dengan pakar seperti Chetan Nayak (Microsoft's Technical Fellow dan Quantum Hardware VP) yang mengetuai pertuduhan.
Milestones
• :
• 2022 : Microsoft akhirnya melihat bukti eksperimen Majorana Zero Modes (MZMs) di Nanowires - momen kritikal selepas beberapa kemunduran terdahulu.
• 2023 : Pasukan ini berjaya menunjukkan kawalan ke atas quasiparticles majorana ini, mengesahkan pendekatan mereka.
• 19 Februari, 2025 : Pengumuman rasmi ditetapkan untuk berlaku, lengkap dengan kertas yang dikaji semula dalam sifat dan data yang dikongsi di mesyuarat Q Station.

Team : Dengan lebih daripada 160 penyelidik, saintis, dan jurutera yang bekerja pada projek itu, selamat untuk mengatakan ini bukan usaha solo - ia adalah usaha pasukan yang besar dan interdisipliner.

cip itu sendiri agak menarik, dengan litar-litarnya yang dipenuhi dengan lembut dipegang di tangan-keajaiban padat berbanding dengan beberapa persediaan kuantum yang kita gunakan untuk melihat. Tetapi bahagian dalam? Nah, mari kita ketahui lebih lanjut mengenainya:

inovasi teras: topoconductors

Jadi apa sebenarnya yang membuat cip ini tanda? Majorana 1 bergantung kepada kelas bahan baru yang dipanggil "topoconductors" (superkonduktor topologi), yang menggabungkan indium arsenide (semikonduktor) dan aluminium (superkonduktor). Bahan-bahan ini direka atom oleh atom menggunakan epitaxy rasuk molekul, disejukkan ke sifar mutlak (-273 ° C), dan ditala dengan medan magnet untuk mewujudkan keadaan perkara yang tidak pepejal, cecair, atau gas.

Keadaan khas ini membolehkan penciptaan Majorana Zero Modes (MZMS) di hujung nanowires. MZM ini mempunyai beberapa sifat unik, seperti statistik bukan Abelian, yang bermaksud mereka menyimpan maklumat kuantum dengan cara yang tidak tempatan, menjadikannya tahan terhadap bunyi alam sekitar. Dalam erti kata lain, mereka secara semula jadi lebih stabil daripada qubit tradisional.

reka bentuk qubit

Qubit topologi di Majorana 1 dibentuk dari unit berbentuk "H", yang terdiri daripada dua nanowires topologi selari yang dihubungkan dengan dawai superconducting remeh. Microsoft menyebutnya sebagai "tetron." Pada masa ini, cip Majorana 1 menganjurkan lapan qubit ini, tetapi idea itu adalah untuk skala sehingga satu juta qubit pada cip tunggal -kira -kira saiz wajah jam tangan atau sawit.

Dan inilah bahagian yang menyeronokkan: Tidak seperti qubit tradisional yang memerlukan isyarat analog yang kompleks, qubit topologi ini dikawal secara digital dengan denyutan mudah menghubungkan titik kuantum ke nanowires. Ini menjadikan operasi lebih mudah dan kurang terdedah kepada kesilapan.

terobosan pengukuran

Di dunia di mana negara -negara kuantum terkenal, Microsoft mengembangkan kaedah yang tepat untuk mengukur negeri -negeri ini. Menggunakan titik kuantum (kapasitor kecil), mereka dapat mengesan pariti -sama ada bilangan elektron yang lebih baik atau ganjil dalam sistem mikrosecond. Ini membolehkan mereka membezakan antara negeri -negeri yang berbeza, satu langkah penting untuk pengiraan.

bahagian yang sejuk? Pengukuran yang tidak merosakkan ini menyokong pendekatan pengkomputeran "berasaskan pengukuran", yang berbeza daripada kaedah berasaskan putaran yang digunakan oleh banyak pesaing.

Arkitek

Senibina Majorana 1 direka dengan skalabilitas dalam fikiran. Cip menggunakan tetrons yang diatur dalam tatasusunan (berfikir 4 × 2 atau 27 × 13 setup), menyokong pembetulan ralat kuantum (QEC) melalui pembedahan kekisi dan transformasi braiding. Array ini direka untuk mudah diintegrasikan ke pusat data azure, menjadikan persediaan lebih padat daripada beberapa komputer kuantum saingan yang memerlukan ruang fizikal yang luas.

Prestasi dan Tuntutan

• keadaan semasa : Sehingga kini, Majorana 1 masih merupakan peranti penyelidikan. Ia hanya mempunyai lapan qubit -lebih kurang daripada 156 qubit dalam pemproses terbaru IBM atau cip Willow Google. Tetapi Microsoft tidak terlalu bimbang tentang kuantiti - mereka semua tentang kualiti.
• rintangan ralat : qubit topologi adalah perkakasan yang dilindungi, bermakna mereka sememangnya lebih stabil daripada qubit tradisional, yang sering bergantung pada pembetulan kesilapan yang didorong oleh perisian. Kadar kesilapan yang tepat belum didedahkan, tetapi data awal mencadangkan peningkatan yang signifikan dalam kestabilan.
• Skalabiliti : Microsoft mendakwa mereka mempunyai "jalan yang jelas" untuk skala sehingga satu juta qubit. Ini adalah tuntutan yang berani, terutamanya kerana syarikat lain menganggarkan bahawa ia akan mengambil ribuan qubit fizikal untuk mencapai output logik yang sama kerana overhead pembetulan ralat. Reka bentuk Majorana 1, bagaimanapun, secara teorinya memerlukan lebih sedikit qubit fizikal untuk mencapai hasil yang sama.
• Timeline : Microsoft mencadangkan bahawa pengkomputeran kuantum praktikal boleh tiba dalam beberapa tahun akan datang-mungkin menjelang 2030. Ini meletakkan mereka di hadapan pesaing seperti Nvidia (yang meramalkan 15-30 tahun) atau IBM (2033).
Apa yang akan datang untuk Microsoft's Majorana 1?
Peranti dua-qubit
• : Menunjukkan braiding berasaskan pengukuran untuk operasi Clifford.
Lapan-qubit Array
• : Melaksanakan pembetulan ralat pada qubit logik.
Arahan yang lebih besar
• : Bergerak ke arah prototaip toleransi kesalahan (27 × 13 tetrons) sebagai sebahagian daripada program US2QC DARPA, di mana Microsoft adalah finalis. Pengkomersialan
: belum ada tarikh pengkomersialan yang kukuh, tetapi Microsoft merancang untuk berkongsi Majorana 1 dengan makmal dan universiti pada tahun -tahun akan datang untuk tujuan penyelidikan.
• Beyond Scale
: Microsoft membayangkan bahawa cip satu juta quit hanyalah permulaan-Nayak percaya mereka akan memerlukan kira-kira 1,000 cip ini untuk kesan skala utiliti yang benar.

nota akhir Microsoft's Majorana 1 adalah langkah yang menarik ke hadapan dalam pengkomputeran kuantum. Walaupun ia mungkin tidak mempunyai kuasa qubit mentah lagi untuk bersaing dengan Google atau IBM dalam nombor semata -mata, pendekatan topologinya memegang banyak janji. Sekiranya Microsoft dapat menaikkannya seperti yang diklaim, Majorana 1 mungkin bukan hanya satu lagi kilat dalam kuantum kuantum -ia boleh menjadi permulaan sesuatu yang lebih besar. Tetapi hanya masa yang akan memberitahu.

Tetap dikemas kini dengan kejadian terbaru dunia AI dengan berita analisis Vidhya!

Atas ialah kandungan terperinci Microsoft ' s Majorana 1 menjelaskan: Jalan ke satu juta qubit. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!