Мощные квантовые компьютеры появятся через годы, а не десятилетия, заявляет Microsoft

Компания Microsoft представила новый чип под названием Majorana 1, который, по ее словам, позволит создавать квантовые компьютеры, способные решать «значимые задачи промышленного масштаба за годы, а не десятилетия».

Это новейшая разработка в области квантовых вычислений — технологии, которая использует принципы физики элементарных частиц для создания нового типа компьютера, способного решать задачи, которые не могут решать обычные компьютеры.

Создание квантовых компьютеров, достаточно мощных для решения важных реальных задач, — очень сложная задача, и некоторые эксперты полагают, что на это уйдут десятилетия.

Компания Microsoft утверждает, что этот график теперь можно ускорить благодаря «преобразующему» прогрессу, достигнутому ею в разработке нового чипа с использованием «топологического проводника» на основе нового материала, который она произвела.

Компания считает, что ее топопроводник может стать таким же революционным, каким был полупроводник в истории вычислений.

Однако эксперты сообщили BBC, что необходимо больше данных, прежде чем можно будет полностью оценить значимость нового исследования и его влияние на квантовые вычисления.

Дженсен Хуанг, руководитель ведущей компании по производству микросхем Nvidia, заявил в январе, что, по его мнению, «очень полезные» квантовые вычисления появятся через 20 лет.

Четан Наяк, технический специалист по квантовому оборудованию в Microsoft, сказал, что, по его мнению, эти разработки изменят традиционное представление о будущем квантовых компьютеров.

«Многие говорили, что квантовые вычисления, то есть полезные квантовые компьютеры, появятся через десятилетия», — сказал он. «Я думаю, что это переносит нас скорее в годы, чем в десятилетия».

Трэвис Хамбл, директор Центра квантовой науки Национальной лаборатории Оук-Ридж в США, сказал, что согласен с тем, что Microsoft теперь сможет быстрее поставлять прототипы, но предупредил, что еще многое предстоит сделать.

«Долгосрочные цели решения промышленных задач на квантовых компьютерах потребуют еще большего масштабирования этих прототипов», — сказал он.

Что такое квантовые вычисления?

Квантовые вычисления обещают выполнение вычислений, которые сегодня заняли бы миллиарды лет, и могут открыть открытия в медицине, химии и многих других областях.

Существует множество важных проблем, которые «классические» компьютеры, такие как те, что мы используем каждый день в наших телефонах, ноутбуках и питают большинство современных приложений, не могут решить.

Но эти проблемы квантовые машины могли бы быстро решить, обещая новые открытия, создавая новые лекарства или проектируя более совершенные батареи.

Множество технологических компаний, включая гигантов Кремниевой долины, в настоящее время вовлечены в многомиллиардную гонку за разработку квантового компьютера, достаточно мощного для решения этих проблем.

Microsoft подходит к проблеме иначе, чем большинство ее конкурентов.

Ее путь к созданию квантового компьютера основывался на возможности создания «топопроводника» или топологического проводника.

Она использует недавно разработанный материал для создания нового состояния материи — так называемого «топологического состояния», которое не является газом, жидкостью или твердым телом и до недавнего времени существовало только в теории.

В частности, она опирается на так называемые частицы Майораны, которые сами по себе ранее считались теоретическими — работа, утверждающая, что они были открыты в 2018 году, должна была быть отозвана.

Высокий риск, высокая награда?

В то время как конкуренты выпускали постоянный поток объявлений — в частности, «Willow» от Google в конце 2024 года — Microsoft, похоже, тратила больше времени.

По словам самой компании, реализация этого подхода была стратегией «высокого риска и высокой выгоды», но теперь она верит, что она окупится.

«Точно так же, как изобретение полупроводников сделало возможным появление современных смартфонов, компьютеров и электроники, топопроводники и новый тип чипа, который они позволяют создавать, открывают путь к разработке квантовых систем», — заявила Microsoft.

Самая большая проблема квантовых компьютеров связана с их фундаментальным строительным блоком, называемым кубитом, который невероятно быстр, но также чрезвычайно сложен в управлении и подвержен ошибкам.

Чем больше кубитов у чипа, тем он мощнее.

Microsoft заявляет, что поместила восемь своих новых топологических кубитов на свой новый чип — значительно меньше, чем чипы, созданные некоторыми из ее конкурентов.

Однако, как утверждается, есть путь к масштабированию до миллиона кубитов, что создаст огромную вычислительную мощность.

Профессор Пол Стивенсон из Университета Суррея сказал, что исследование, опубликованное Microsoft, является «значительным шагом», но он чувствует, что впереди его ждут сложные испытания.

«Пока не будут достигнуты следующие шаги, еще слишком рано быть чем-то большим, чем осторожный оптимизм», — сказал он.

Крис Хьюэнун, профессор квантового программирования в Университете Эдинбурга, сказал BBC, что он считает планы Microsoft «заслуживающими доверия».

«Это многообещающий прогресс после более чем десятилетия испытаний, и в ближайшие несколько лет станет ясно, сбудется ли эта захватывающая дорожная карта», — сказал он.