В компании Microsoft представили квантовый процессор Majorana 1. В нем используются инновационные топологические проводники, которые позволяют управлять квазичастицами Майораны для создания стабильных и масштабируемых кубитов, а также значительно уменьшают ошибки в вычислениях.

Над топологическими кубитами на основе Майораны в Microsoft работают уже в течение 20 лет. Специалисты компании намерены разместить до млн кубитов в небольшом чипе и «сократить временные рамки появления крупномасштабных надежных квантовых компьютеров с десятков до нескольких лет».

Основой нового чипа является топологическое состояние вещества, при котором заряд располагается на поверхности материала, что придает ему ряд новых свойств, включая повышенную помехозащищенность. Материал, разработанный для Majorana 1, создан из арсенида индия и алюминия.

Как следует из публикации Microsoft в журнале Nature, для формирования топологических кубитов четыре управляемых Майораны соединяются с помощью нанопроводников в виде буквы «H», затем такие фрагменты соединяются между собой и размещаются на чипе. Чипы вместе с логикой управления их работой помещаются в холодильник с температурой «ниже, чем в открытом космосе». Программирования чипа, взаимодействие с ИИ и классическими компьютерами осуществляется посредством стека ПО.

По данным Microsoft, все перечисленные компоненты уже существуют, однако «нужны годы работы инженеров, чтобы они заработали вместе в нужном масштабе».

После успешной демонстрации первого в мире топологического кубита в Microsoft планируют перейти к практической реализации масштабируемой архитектуры на его основе. Двухкубитная система будет использоваться для демонстрации запутанности, а восьмикубитный массив — для обнаружения ошибок в двух логических кубитах.

Появление чипа Majorana 1 доказывает возможность построения топологических кубитов. По мнению специалистов Швейцарской высшей технической школы Цюриха, топологические подходы к квантовым вычислениям являются более «цифровыми» и лучше, чем традиционные, удовлетворяют требованиям масштабирования.

Ключом к работе квантовых вычислений в Microsoft называют стабильность и надежность, подчеркивая, что в топологических кубитах для исправления ошибок нужно на порядок меньше накладных расходов.

В Университете Мэриленда считают, что снижение ошибок в кубитах Microsoft предоставляет им определенные уникальные преимущества. Однако чтобы перейти к коммерческому квантовому компьютеру, потребуются не только масштабирование, но и множество усовершенствований.

В Microsoft, в свою очередь, утверждают, что чипы Majorana 1 можно «с легкостью развернуть в ЦОДах Azure», не сообщая о сроках доступности компьютера на их основе.

Однако уже известно, что в Агентстве перспективных исследовательских проектов в области обороны США (DARPA) выбрали Microsoft в качестве одной из двух компаний, которые приступят к завершающей фазе программы оценки квантовых вычислений для масштабного развертывания к 2033 году полезных квантовых операций.