Microsoft "var olmayan parçacıklar" üzerine kumar oynar, Xbox yaratıcısı kuantum hesaplamayı devralır
Geçtiğimiz birkaç yılda teknoloji devleri Google ve IBM, kuantum bilgisayar araştırma ve geliştirme alanında harekete geçerken, nispeten sessiz kalan Microsoft ise nihayet çalışmalarına başladı.
Kasım 2016'da Microsoft'un resmi web sitesi, aslında bu geleneksel teknoloji devinin on yıldan fazla bir süredir kuantum bilgisayarların araştırma ve geliştirilmesine adanmış olduğu bir makale yayınladı. Araştırma sonuçlarını uygulamaya koymanın ve Microsoft'a ait bir kuantum hesaplama mühendisliği prototipi oluşturmanın zamanı geldi. Ve on yıldan fazla birikimden sonra, bunun Google ve IBM'i yenebilecek bir kuantum hesaplama prototipi olabileceğini iddia ediyor.
Ve Microsoftun kuantum bilgisayar projesinin arkasında, Xbox ve Xbox360 konsollarının donanım geliştirme projelerinden sorumlu olan Microsoft'un kıdemli başkan yardımcısı Todd Holmdahl'dı. . Şimdiye kadar, Xbox projesi Microsoft için her yıl milyarlarca dolar gelir elde edebilir.
Şekil | Microsoft'un kuantum bilgi işlem donanım ve yazılım Ar-Ge proje lideri Todd Holmdahl
Geçen yılın sonunda Todd tekrar görevlendirildi. Bu sefer, Nobel Fizik Ödülü'nün başarılarını ürünlere dönüştürme ve Microsoft'u gerçekten yeni bir çağa getirme fırsatına sahip olacak. Bu projede Todd, matematikçi, fizikçi ve mühendislerden oluşan bir ekibin Microsoft'un bulut bilişim hizmetlerine süper güçlü kuantum bilişim eklemeyi planlamasına öncülük etti.
Süper iletken kablo döngülerini kübit olarak kullanan Google ve IBM'in aksine, Microsoftun koz kartı "Topolojik Kubitler" . "Topolojik kuantum hesaplama", üç fizikçinin yalnızca iki boyutlu bir dünyada var olabilen nesneler üzerindeki araştırma sonuçlarına dayanmaktadır. Bu sonuç 2016 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı.
Microsoftun kuantum bilgi işlem programının özü, adı verilen bir sisteme dayanmaktadır. "Anyonlar" (anyonlar) Bu tür parçacıklar yalnızca iki boyutlu uzayda var olabilir. Kuşkusuz, herkesin tuhaf fiziksel özellikleri Microsoft tarafından tercih edilmektedir.
Şekil | Örgülerin matematiksel teorisi gelecekteki topolojik kuantum bilgisayarların temeli olabilir
Todd kendinden emin bir şekilde "Benim gözümde kuantum hesaplama teorik fizik veya temel araştırma ve geliştirme değil, yeni bir iştir" dedi. "Kişisel hırsım çok güçlü ve şirketin ürün geliştirmesinden kişisel olarak sorumluyum. Ne tür bir teknolojinin nihayetinde bir ürün olacağı konusunda daha net bir fikrim var."
Kuantum hesaplamadaki mevcut rekabet durumu hakkında biraz bilgi sahibi olan herkes, sözlerinin derin anlamını anlayacaktır: Google, IBM ve hatta diğer bazı başlangıç şirketleri kendi kuantum bilgisayar donanımlarını oluşturdular ve veri hesaplamalarını uyguladılar, ancak Microsoft yavaş ilerleme kaydediyor gibi görünüyor.
Hepimizin bildiği gibi, kuantum bilgisayarlar kübitlerden oluşur. Qubits, mikro ölçeğin fiziksel özelliklerine bağlı olarak verileri depolar, makro ölçekte imkansız olan şeyleri başarabilir: Örneğin, kuantum bilgisayarlar, geleneksel bilgisayarların yüzlerce yıldır çözemediği sorunları birkaç saniyede çözebilir.
Bu nedenle, geçen yıldan bu yana, teknoloji şirketleri ve yatırımcılar bu alanda yoğun araştırma ve geliştirmeye başlamak için çok para yatırdılar. Makine öğrenimi yeteneklerini geliştirmek için kuantum bilgisayarları kullanmayı umuyorlar ve hatta Kimya, biyoloji ve malzeme bilimindeki ilgili sorunları çözmek için kuantum bilgisayarları kullanın.
Şu anda en gelişmiş kübitler, süper iletken metal devrelere veya manyetik tuzaklarda hapsolmuş metal iyonlarına dayanmaktadır. Sorun, kübitlerin birçok şekilde hazırlanabilmesine rağmen, mevcut kübitlerin aşırı derecede kararsız kuantum durumu nedeniyle dış müdahaleye karşı çok duyarlı olmasıdır.
Bu ay IBM, en fazla kübite sahip 17 kübitlik yonga yongasının geliştirildiğini duyurdu. Ancak kuantum bilgisayarlar pratik kullanıma sokulacaksa, yüzlerce veya binlerce benzer cihaza ihtiyaç vardır ve bu cihazların kararlılığı hiçbir zaman iyi bir çözüm olmamıştır.
Şekil | IBM, 17 kübitlik yongayı yayınladı
Bununla birlikte, Todd Holmdahl liderliğindeki Microsoft ekibi, kuantum bilgisayarları gerçekleştirmek için atom altı parçacıkları manipüle etmek olan yepyeni bir yaklaşım benimsedi. . Bu isim Majorana fermiyonu (Majorana fermion) Fizik topluluğu, gözlemlenip gözlemlenmediğinden% 100 emin değil.
Bu parçacık, varlığını öngören İtalyan fizikçi Ernesto Majorana'nın adını almıştır. Bu fizik efsanesinin deneyimi, kararsız kübitlerin deneyimine oldukça benzer: 1938'de bir feribotla tüm banka hesaplarını aldı ve sonra ortadan kayboldu.
Şekil | Kaybolan parçacık fizikçisi Ernesto Majorana
Microsoft, bu hazırlanması zor kübit üzerine büyük bir iddiaya girdi. Majorana fermiyonuna dayanan bu kübit, mühendislik açısından yüksek güvenilirlik özelliklerine sahip olduğu için genişleme ve seri üretime ulaşmak kolaydır. Aynı zamanda, bu tür bir kübit bir tür üst kübittir ve topolojik kuantum hesaplama teorisine göre, topolojik kübit, geleneksel kübit bilgisini temizlemek için yeterli olan dış rahatsızlıktaki güvenilirliğini hala koruyabilir.
2016'nın sonunda, Todd Holmdahl Microsoft'un kuantum bilgisayar programının liderliğini devraldığında, diğer iki seçkin deneysel fizikçi de araştırma ekibine katıldı ve bu iki bilim adamı Majorana fermiyonlarının varlığını belirlemeye çalışıyorlardı. Danimarka Kopenhag Üniversitesi Niels Bohr Enstitüsü'nde profesör ve Kuantum Ekipman Merkezi direktörü Charlie Marcus ve Hollanda'daki Delft Teknoloji Üniversitesi'nde profesör ve Kuantum Teknolojisi İleri Araştırma Merkezi'nin (QuTech) kurucu direktörü Leo Kouwenhoven.
Resim | Charlie Marcus (solda) ve Leo Kouwenhoven (sağda) Santa Barbara, California'daki 2014 Microsoft StationQ Konferansında
İki bilim insanı, üniversitedeki akademik pozisyonlarını koruyacak ve kendi araştırma projelerine devam edecekler.Aynı zamanda, Microsoft'un iki üniversitede özel kuantum laboratuarları kurmasına katılacaklar ve Microsoft'un finansmanı, ekipmanı ve mühendislik ekibinden destek alacaklar.
Profesör Kouwenhoven, hassas bir şekilde tasarlanmış yarı iletken nanotelin sonunda Majorana fermiyonlarının en olası gözlemini gerçekleştirdi. Şu anda, o ve Microsoft'tan diğer fizikçiler, inceleme ve manipülasyona dayanabilecek başka bir parçacık inşa ediyorlar.Bu parçacık ilk çalışan kübit olabilir. . Önceden farklı olarak, bu sefer Kouwenhoven nanoteller kullanmadı, bunun yerine yarı iletken malzemeler üzerinde ince tabakalar yetiştirmeye güvendi.
Şekil | Kopenhag Üniversitesi'nden Profesör Charlie Marcus'un laboratuvarında üretilen kuantum bilgisayar donanımı
Microsoft ekibi, bu yöntemin mevcut elektronik üretim süreçleriyle son derece uyumlu olduğunu belirterek, kübit hazırlama sorununun mühendislik alanında çözüldüğünü söylenebilir. Bu nedenle, Microsoft ilk topolojik kübiti oluşturabilirse, Microsoft kübit hazırlamak için karmaşık süreçlere dayanan mevcut rakiplerini geride bırakabilir. Holmdahl, "Birkaç kübitten binlerce kübite genişletme açısından net bir planımız var." Dedi.
Seattle merkezinde, Microsoft ayrıca kübitlerin nasıl kullanılacağını geliştiren bir ekibe sahiptir. Ekibin görevlerinden biri, makine öğrenimi ve kimyasal simülasyon gibi pratik uygulamalar için gereken kübit sayısını netleştirmektir. Ekibin lideri Krysta Svore, ekibinin önemli bir kuantum algoritmasını yürütmek için gereken kübit sayısını azaltmanın bir yolunu öğrendiğini söyledi. Svore, "Bu, sınırlı kübitlerin öncülü altında, insanların yakında büyük algoritmalar çalıştırabileceği anlamına gelecektir." Dedi.
Şekil | Krysta Svore, önemli bir kuantum algoritmasını yürütmek için gereken kübit sayısını başarıyla azalttığını söyledi.
Microsoft, bu alandaki ilerlemeyi desteklemek için araştırma sonuçlarını yayınlamaktadır. Bu nedenle, Austin'deki Texas Üniversitesi'nden profesör Scott Aaronson, planın başarılı olup olmayacağından henüz emin olmasa da Microsoft'un planını destekliyor.
"Microsoft bir kumar oynuyor, "Aaronson," Tuopu kuantum bilgisayarlarının süper iletken kuantum bilgisayarları ve iyon tuzağı kuantum bilgisayarlarını aşma olasılığı mevcut "dedi. Ancak kesin olan şey, süperiletkenlik ve iyon tuzağı kuantum bilgisayarlarının mevcut ilerlemesinin diğer yöntemlerden çok daha ileride olduğu. "
Microsoft'un kuantum hesaplamanın mevcut rekabetçi ortamını kırmak için ilk topolojik kübit tabanlı bilgisayarını ne zaman oluşturabileceği sorulduğunda Todd Holmdahl başlangıçta yanıt vermeyi reddetti. Ama sürekli sorgulama altında yarı şakacı bir şekilde şunları söyledi: "Şimdi 52 yaşındayım ve emekliliğe çok uzak değilim. Bunun emekli olmadan önce olacağını düşünüyorum."
