Microsoft представила Majorana 1: квантовый процессор с загадочными частицами и советскими корнями
Вчера, 19 февраля, Microsoft сообщила о большом шаге, который компании удалось сделать в области квантовых вычислений. Представлен Majorana 1 — это первый в мире квантовый процессор на базе совершенно новой архитектуры топологического ядра, который, как утверждают разработчики, позволит в ближайшем будущем создавать системы, способные довольно быстро решать задачи промышленного масштаба.
В основу чипсета лёг первый в истории топопроводник, представляющий собой революционный тип материала, позволяющий наблюдать и контролировать гипотетические частицы — фермионы Майораны. И здесь, наверное, кроется самая большая загадка Majorana 1. Дело в том, что фермионы Майораны существуют только в теории. Их экспериментальное обнаружение моментально приведёт к получению Нобелевской премии, но это дела будущего. Значит ли это, что Microsoft всех обманула? Не совсем. Дело в том, что сейчас учёные научились генерировать так называемые «моды нуль-энергии» — это сверхохлаждённые электроны, которые по своим свойствам близки к фермионам Майораны.
Идею же квантового компьютера на основе майорановских частиц ещё в девяностые годы предложил бывший советский учёный Алексей Китаев. Позднее, перебравшись в Соединённые Штаты, он помогал компании Microsoft развивать данное направление. Как утверждал Китаев, квазичастицы со свойствами фермионов Майораны можно получить при помощи топологического материала, обладающего проводимостью только по поверхности. Была предложена структура, состоящая из двух сверхпроводников с изолятором между ними, где одним из проводников и выступал топологический материал. Этот модернизированный классический джозефсоновский переход позволил создавать кубиты на основе майорановских фермионов.
Если говорить конкретно о модели Majorana 1, её разработчики использовали тандем из арсенида индия и алюминиевых проводов. На концах кубита, выполненного в форме латинской буквы Н, располагаются фермионы Майораны, представляющие собой наборы электронов. Как утверждают учёные, именно такая конструкция позволит легко масштабировать систему, и этот процесс будет сравним с изготовлением транзисторов на полупроводниковых кристаллах. На данный момент квантовый процессор Microsoft оперирует всего восемью кубитами, но в будущем их число должно вырасти. Одна из задач — создать чип с миллионами кубитов в ближайшие несколько лет.
«С самого начала мы хотели создать коммерческий продукт, а не просто быть первыми в этой области. Мы знали, что нам нужен новый кубит. Мы знали, что нам нужно масштабироваться», — рассказал Маттиас Тройер, технический сотрудник Microsoft.