Квантовый компьютер на субатомной частицеГруппа исследователей Microsoft из Делфтского технического университета в Голландии опубликовала результаты экспериментов, которые подтверждают существование элементарной частицы, называемой фермионом Майораны. Ее уникальные физические свойства помогут в создании квантового компьютера, на порядки превосходящего по точности современные решения.
В теории частота возникновения ошибок в таких квантовых компьютерах должна быть существенно ниже по сравнению с решениями, разработанными и используемыми конкурентами в лице Google, IBM и университета Нового Южного Уэльса, что делает квантовые компьютеры на фермионе Майораны потенциально гораздо более подходящими для решения широкого круга реальных задач. В их числе криптография и медицина. Тем не менее, Microsoft еще только предстоит построить работоспособный прототип на основе синтезированной субатомной частицы.
По словам Сатьи Наделлы (Satya Nadella), генерального исполнительного директора Microsoft, квантовые вычисления наравне с исследованиями в области искусственного интеллекта и дополненной реальности критически важны для компании. В будущем Microsoft планирует предоставлять бизнесу услуги квантовых облачных вычислений на коммерческой основе.
Топологические квантовые вычисления и неуловимая частицаMicrosoft уже не первый год занимается исследованиями в области топологических квантовых вычислений – точного управления движением пар субатомных частиц, когда они закручиваются одна вокруг другой. В роли такой частицы, как показало исследование, может выступать фермион Майораны – частица, одновременно являющаяся собственной античастицей. Гипотезу о ее существовании высказал итальянский физик-теоретик Этторе Майорана (Ettore Majorana) в 1937 г.
В 2012 г. появились первые практические свидетельства существования фермиона Майораны. Тем не менее, некоторые представители научного сообщества встретили результаты экспериментов с изрядной долей скептицизма. Они считали, что полученные результаты могут быть объяснены иными причинами. В своей новой работе исследователи Microsoft представили данные, способные, по мнению компании, переубедить скептиков.
Синтезирование и регистрация фермиона Майораны на практике потребовали от исследователей специфических лабораторных условий. Эксперимент должен протекать при температуре близкой к абсолютному нулю (- 273,15 градусов Цельсия). Кроме того, необходимо наличие мощного магнитного поля, управляющего «реорганизацией» электронов в особом композитном проводнике, выполненном из полупроводниковых и сверхпроводниковых материалов.
«Квантовый холодильник» поддерживает образцы в охлажденном до сверхнизких температур состоянии
Каждая такая трубка – охлаждающая установка, используемая для охлаждения контуров до сверхнизких температур – стоит более $500 тыс. Именно она помогла исследователям Microsoft синтезировать неуловимую субатомную частицу, которая, возможно послужит базовым элементом будущих квантовых компьютеров.
Квантовые компьютерыКвантовые компьютеры в отличие от классических вычислительных машин оперируют не битами, а кубитами, которые могут находится не только в состояниях «1» и «0», но и их суперпозиции. При разработке квантовых вычислительных устройств ученые стараются ввести кубиты в состояние квантовой запутанности. Суть явления заключается в том, что изменение одного кубита всегда влияет на состояние связанных с ним «соседей». Благодаря этому квантовые компьютеры потенциально способны демонстрировать высочайшую производительность в вычислениях.
Главной проблемой квантовых технологий на текущем этапе развития является возникновение в процессе работы большого количество ошибок, нуждающихся в коррекции.
