Компания Microsoft представила первый в мире квантовый процессор на основе топопроводников -Majorana 1
При охлаждении почти до абсолютного нуля и настройке с помощью магнитных полей эти устройства образуют топологические сверхпроводящие нанопроволоки с нулевыми модами Майораны (MZM) на концах проволоки.
Почти столетие эти квазичастицы существовали только в учебниках. Теперь можно создавать их и управлять ими в топопроводниках. MZ-проводники являются строительными блоками кубитов, хранящих квантовую информацию с помощью «чётности» — чётное или нечётное количество электронов в проводе. В обычных сверхпроводниках электроны объединяются в куперовские пары и перемещаются без сопротивления. Любой неспаренный электрон можно обнаружить, потому что его присутствие требует дополнительной энергии. Топопроводники отличаются от других: здесь неспаренный электрон распределяется между парой MZM, что делает его невидимым для окружающей среды. Это уникальное свойство защищает квантовую информацию.
Хотя это делает топопроводники идеальными кандидатами на роль кубитов, это также представляет собой проблему: как считать квантовую информацию, которая так хорошо скрыта? Как мы можем отличить, скажем, от 1 000 000 000 до 1 000 000 001 электронов?
Решение этой задачи работает следующим образом (см. также Рисунок 1):
- Используются цифровые переключатели для соединения обоих концов нанопроволоки с квантовой точкой, которая представляет собой крошечное полупроводниковое устройство, способное накапливать электрический заряд.
- Это соединение увеличивает способность точки удерживать заряд. Важно отметить, что точное увеличение зависит от четности нанопроволоки.
- Это изменение измеряется с помощью микроволн. Способность точки удерживать заряд определяет, как микроволны отражаются от квантовой точки. В результате они возвращаются, неся отпечаток квантового состояния нанопроволоки.
Устройства разработаны таким образом, чтобы эти изменения были достаточно значительными, чтобы их можно было надежно измерить за один снимок. Наши первоначальные измерения имели вероятность ошибки в 1%, и мы определили четкие пути для значительного снижения этой ошибки.
Отмечается, что чип Majorana 1 позволит создавать квантовые компьютеры, способные решать «задачи промышленного масштаба за годы, а не за десятилетия». Это первое в мире устройство квантовой обработки (QPU) на основе топологического ядра, рассчитанное на миллион кубитов на одном чипе. В Microsoft пояснили, что такие компьютеры смогут предоставлять «меняющие мир реальные решения» — к примеру, способы разложения микропластика на безвредные побочные продукты или изобретение самовосстанавливающихся материалов в сфере строительства, промышленности и здравоохранения.
Сообщение Компания Microsoft представила первый в мире квантовый процессор на основе топопроводников -Majorana 1 появились сначала на Время электроники.