Microsoft afirmă că noul său cip cuantic este mult mai fiabil decât versiunea anterioară și că deschide calea către un computer cuantic capabil să rezolve probleme utile peste cel mult trei ani, relatează BBC.
Oamenii de știință estimează că computerele cuantice vor putea efectua calcule care ar dura milioane de ani pe sistemele actuale, având potenţialul de a revoluţiona domenii precum medicina, chimia şi alte ştiinţe care implică un număr aproape infinit de combinaţii moleculare.
În centrul calculului cuantic se află qubiții, unități fundamentale de procesare despre care cercetătorii cred că vor putea oferi răspunsuri la întrebări pe care mașinile actuale nu le pot. Însă qubiții sunt notoriu de fragili și instabili.
Microsoft susține că qubiții de pe Majorana 2, noul său cip, rezistă în medie 20 de secunde, comparativ cu milisecundele oferite de Majorana 1. Microsoft prezentase cipul respectiv în luna februarie a anului trecut.
Asta înseamnă că noul cip este de 1.000 de ori mai fiabil – o îmbunătățire a performanței pe care gigantul tehnologic o compară cu diferența dintre un telefon care trebuie încărcat în fiecare zi și unul care trebuie încărcat o dată la câțiva ani.
Microsoft promite un calculator cuantic care să rezolve probleme în trei ani
„Vom avea în 2029 o mașină cuantică ce va putea rezolva viabil probleme comerciale și relevante”, a declarat Zulfi Alam, vicepreședinte al Microsoft Quantum, divizia de calcul cuantic a companiei fondate de Bill Gates.
BBC notează că acest lucru ar necesita însă progrese suplimentare uriașe, deoarece un astfel de dispozitiv ar avea nevoie de milioane de qubiți. Alam a precizat că actualul cip folosește doar 12.
Evaluarea afirmațiilor companiei este dificilă, deoarece aceasta nu face publice toate detaliile descoperirilor sale, invocând secretul industrial.
La nivel mondial se desfășoară o cursă pentru dezvoltarea acestei tehnologii, având în vedere potențialul său de a aborda sarcini considerate în prezent prea complexe chiar și pentru cele mai puternice computere tradiționale.
Marea problemă a calcului cuantic
Computerele cuantice au fost gândite pentru prima dată în anii 1980. Dacă un computer obișnuit stochează informația în biți, un computer cuantic stochează informația în biți cuantici – sau qubiți.
Un bit obișnuit poate avea valoarea 0 sau 1, dar un bit cuantic (datorită legilor mecanicii cuantice, care guvernează particulele foarte mici) poate avea o combinație a ambelor. Dacă un bit obișnuit este imaginat ca o săgeată care poate indica fie în sus, fie în jos, un qubit este o săgeată care poate indica în orice direcție (sau ceea ce se numește o „superpoziție” de sus și jos).
Aceasta înseamnă că un calculator cuantic ar fi mult mai rapid decât un computer obișnuit pentru anumite tipuri de calcule – în special pentru cele legate de decriptarea codurilor și simularea sistemelor naturale extrem de complexe.
Însă construirea unor qubiți reali și extragerea informației din ei este extrem de dificilă, deoarece interacțiunile cu lumea exterioară pot distruge stările cuantice fragile din interior.
Cercetătorii au încercat o mulțime de tehnologii diferite pentru a realiza qubiți, folosind lucruri precum atomi capturați în câmpuri electrice sau vârtejuri de curent care se rotesc în supraconductori.
Abordarea revoluționară a Microsoft privind cipurile cuantice
Microsoft a adoptat o abordare foarte diferită pentru construirea unor qubiți „topologici” pentru cipurile cuantic. Cercetătorii companiei au utilizat așa-numitele particule Majorana, teoretizate pentru prima dată în 1937 de fizicianul italian Ettore Majorana.
Particulele Majorana nu sunt particule care apar în mod natural, precum electronii sau protonii. În schimb, ele există doar într-un tip rar de material numit supraconductor topologic (care necesită o proiectare avansată a materialului și răcirea sa la temperaturi extrem de scăzute).
De fapt, particulele Majorana sunt atât de exotice încât, de obicei, sunt studiate doar în universități, nu utilizate în aplicații practice.
Echipa Microsoft afirmă că a utilizat o pereche de fire minuscule, fiecare cu o particulă Majorana prinsă la capete, pentru a acționa ca un qubit. Ei măsoară valoarea qubitului – exprimată prin prezența unui electron într-un fir sau altul – folosind microunde.
Prin schimbarea pozițiilor particulelor Majorana (sau prin măsurarea lor într-un anumit mod), acestea pot fi „împletite” astfel încât să fie măsurate fără erori și să fie rezistente la interferențele externe. Aceasta este partea „topologică” din „qubiți topologici”.
În teorie, un computer cuantic construit cu particule Majorana poate fi complet lipsit de erorile care afectează alte modele.
