Kwantowy chip obliczeniowy Majorana 1 od Microsoftu wykorzystuje nowy rodzaj superprzewodnika

Microsoft ogłosił wprowadzenie Majorana 1 – nowatorskiego chipa przeznaczonego do obliczeń kwantowych. Firma twierdzi, że dzięki niemu komputery będą mogły rozwiązywać niezwykle złożone problemy przemysłowe w ciągu kilku lat, zamiast dziesięcioleci, jak ma to miejsce obecnie.

Majorana 1 to pierwszy chip kwantowy oparty na architekturze rdzenia topologicznego (Topological Core). Wykorzystuje on nowy typ materiału – topokonduktor (topological superconductor), który umożliwia tworzenie tzw. Majoranas – unikalnej formy materii, niebędącej ani ciałem stałym, ani cieczą, ani gazem.

Majorany zostały teoretycznie przewidziane już w latach 30. XX wieku, jednak nie występują naturalnie – wymagają precyzyjnych warunków i odpowiednich materiałów do ich wytworzenia. Microsoft stworzył nanodrut topokonduktorowy atom po atomie, łącząc arsenek indu z aluminium. Gdy taki przewodnik jest schłodzony do niemal zera absolutnego i odpowiednio dostrojony polami magnetycznymi, na jego końcach powstają Majorana Zero Modes (MZMs).

Microsoft podkreśla, że kubit Majorany jest znacznie stabilniejszy niż obecnie stosowane rozwiązania. Jest szybki, kompaktowy, cyfrowo sterowany i cechuje się unikalnymi właściwościami chroniącymi informacje kwantowe przed błędami.

Microsoft twierdzi, że dzięki Majorana 1 komputery będą mogły rozwiązywać niezwykle złożone problemy przemysłowe w ciągu kilku lat, zamiast dziesięcioleci, jak ma to miejsce obecnie.

Budowa i potencjał chipa

Architektura chipa opiera się na strukturze w kształcie litery "H", gdzie każdy element składa się z czterech kontrolowanych Majoran, tworzących jeden kubit. Microsoftowi udało się już umieścić osiem takich jednostek na jednym układzie. Co więcej, chip jest na tyle kompaktowy, że można go łatwo zainstalować w centrach danych.

Gigant z Redmond zaprojektował Majorana 1 z myślą o osiągnięciu progu miliona kubitów, co jest kluczowym momentem dla rzeczywistego wykorzystania komputerów kwantowych w praktyce. Maszyna z taką mocą mogłaby zrewolucjonizować wiele dziedzin nauki i przemysłu.

Możliwe zastosowania technologii

Według Microsoftu, komputer kwantowy oparty na Majorana 1 mógłby umożliwić m.in. tworzenie samonaprawiających się materiałów, które będą w stanie naprawić pęknięcia w samolotach, lub katalizatorów, które będą w stanie rozłożyć wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia plastikowe na cenne produkty uboczne. Mogłoby również umożliwić naukowcom wykonywanie obliczeń ekstrakcji enzymów, które mogą zwiększyć żyzność gleby lub promować zrównoważony wzrost produkcji żywności w celu położenia kresu głodowi na świecie. 

Majorana 1 Microsoftu wymaga do działania więcej części niż tylko topokonduktora, a firma potrzebuje więcej lat, aby wszystkie elementy współpracowały ze sobą na większą skalę. Jednak ustalenie, jak prawidłowo ułożyć materiały topokonduktora, było jednym z największych wyzwań i Microsoft już sobie z tym poradził.