Microsoft меняет правила реальности с помощью квантовых вычислений

Компания Microsoft представила Majorana 1 — первый в мире квантовый процессор, работающий на топологических кубитах. Это важный шаг к созданию практичного квантового компьютера, который сможет масштабироваться до миллиона кубитов на одном чипе. Разработка основана на прорывном классе материалов, получивших название «топопроводники».

Исследования Microsoft, опубликованные в журнале Nature, демонстрируют создание защищённого топологического кубита. Эти кубиты работают на основе Майорановских нулевых мод (MZM), которые до недавнего времени существовали только в теории. Инженеры Microsoft сумели управлять этими квазичастицами, открыв новые возможности для стабильного хранения и обработки квантовой информации.

В отличие от традиционных кубитов, топологические кубиты защищены от внешних воздействий на аппаратном уровне, что существенно снижает вероятность ошибок. Основной механизм хранения информации заключается в чётности заряда — разнице между чётным и нечётным количеством электронов в проводнике. Измерение состояния кубитов осуществляется с помощью квантовой точки и микроволнового отражения, что позволяет надёжно фиксировать изменения состояния с минимальной погрешностью.

Microsoft также представила дорожную карту по созданию отказоустойчивого квантового компьютера. Следующим шагом станет построение квантового устройства на основе так называемых «тетронов» — структур, содержащих два параллельных топологических проводника с Майорановскими модами на концах. В будущем компания планирует увеличить масштабность системы и реализовать алгоритмы квантовой коррекции ошибок.

Особый интерес к разработке Microsoft проявило Агентство передовых оборонных исследовательских проектов США (DARPA). Компания была выбрана для участия в финальном этапе программы US2QC, направленной на ускорение создания полезных квантовых вычислений. В рамках этой инициативы Microsoft намерена построить прототип отказоустойчивого квантового компьютера уже в ближайшие годы.

Квантовые технологии, разрабатываемые Microsoft, потенциально могут перевернуть многие отрасли, включая материалы будущего, экологически чистую химию и биоинженерию. Расчёты, на которые сегодня уходят миллиарды долларов и годы исследований, могут быть выполнены квантовым компьютером за считаные секунды. Microsoft уверена, что её подход позволит достичь практичного квантового превосходства быстрее, чем предполагалось ранее.