SAN FRANCISCO, 2. April nach ausländischen Medien Berichte, zwei Tage vor Microsoft neue Fortschritte in einem Quantencomputer angekündigt, sie ein ‚halb-elektronisches‘ Stück Draht in einem Zustand, in dem der Unternehmen Quantencomputer erzielen. Die Forschung und Entwicklung spielen eine Schlüsselrolle.
IBM, Google und Intel und andere große Unternehmen, und sogar ein paar Start-ups haben mehr Qubit Quantencomputer erfunden. Microsoft etwas hinter zu sein scheint, auch Single-Qubit-Computer sind noch nicht verfügbar, aber Microsoft ist mit der Entwicklung verpflichtet eigene einzigartige Quantencomputer, die Probleme der Herausforderungen durch Wettbewerber in das schwierige und komplexes und das Wissen der Physik zu lösen. Wenn alles wie erwartet läuft, wird dies ein wichtiger Durchbruch.
Quantencomputer grundlegenden Prinzipien der Quantenphysik nutzen, ist es schwierig, ein vollständigen gewöhnlichen Computer zu erreichen, oder komplexe Operationen nicht erreicht werden kann. Sie haben vermutlich gehört, von Googles 72-Qubit-Computer, aber die Genauigkeit solcher Maschinen ist tatsächlich schwierig, langjährige Erfahrung kleine Störungen zu gewährleisten, oder Energie Auswirkungen der äußeren Umgebung wird zu Berechnungsfehlern führen. aber Microsofts ‚Topologie‘ Quantencomputer könnte in der Lage sein, deutlich zu solchen Lärm zu reduzieren. relevanten Forscher in den letzten Jahren haben einige Fortschritte gemacht, und ein Papier veröffentlicht in „Nature“ Journal Sie glauben, dass bis Ende dieses Jahres effektive Qubits entwickelt werden.
'Wir sind ein Quanten bisschen mehr Lärm als andere Qubits mächtig tausend oder sogar eine Million Mal.' Quantum Computing, Microsoft Director of Business Development bei Julie Laffer (Julie Love) sagte.
Computer arbeiten mit Bits, ein Bit ist ein System mit zwei Zuständen, genau wie eine Münze nach oben oder rückwärts zeigen kann. Das Gleiche gilt für Qubits, außer dass diese "Münze" während des Betriebs in einer schwarzen Box umgedreht wird. Sie können nur den Anfangswert beider Seiten der Münze festlegen, diese Werte sind alle komplexe Zahlen in Form von + bi. Nach der Berechnung können Sie die Wahrscheinlichkeit finden, dass die Münze nach oben oder unten zeigt.Sie können die Münze erst nach dem Öffnen der schwarzen Box erkennen. Was ist der Wert? Die Operation muss mehrere Münzen zusammen binden und sie in eine Blackbox legen, und sie in einer speziellen Weise interagieren lassen, so dass diese Anfangswerte mathematisch miteinander kombiniert werden.Das endgültige Berechnungsergebnis hängt von allen ab In den Sargmünzen erscheinen eher einige Kombinationen von positiven und negativen Gesichtern, andere sind völlig unmöglich.
Das System kann für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden, beispielsweise für fortgeschrittene chemische Simulationen oder künstliche Intelligenz, aber es geht darum, ein einzigartiges "Münz-Vorder- und Rückensystem" zu finden, bei dem zwei Zustände eine Superposition bilden können. , verschränken sich miteinander (dh binden die Münzen zusammen) und stören sich gegenseitig (die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Münzen in einer schwarzen Kiste verkehrt herum verändern). Und in diesem System kann die Münze, selbst wenn Sie die Würfel schütteln, weiter kippen Oder gleichen Sie diese Störungen durch redundante Verarbeitung aus.
Microsoft-Forscher glauben, dass der Schlüssel zur Lösung des Interferenzproblems in der Etablierung einer Reihe von topologischen Systemen liegt: Unabhängig davon, wie das System verändert wird, hat es immer einige inhärente Eigenschaften, die unverändert bleiben: Diese Systeme sind so genannte Erweiterungsobjekte.
Forscher müssen zunächst topologische Objekte erstellen: Microsoft hat eigens einen Halbleiterdraht aus Indiumantimonid hergestellt, der mit supraleitendem Aluminium umwickelt ist, und die Forscher haben dann den Draht im Magnetfeld auf nahezu den absoluten Nullpunkt abgekühlt. , die kollektives Verhalten in den Elektronen verursacht und einen Teil der elektrischen Leistung dazu zwingt, diskrete Werte zu zeigen.
Auf diese Weise wird die Information in dem System nicht in einem einzelnen Teilchen gespeichert, sondern in dem kollektiven Verhalten des gesamten Drahtes gespeichert.Wenn der Draht in einem Magnetfeld manipuliert wird, wird er sich wie ein halbes Elektron verhalten. Oder genauer gesagt, wie Partikel in einem Zustand zwischen "Elektronik" und "Nicht-Elektronik". Dies sind die sogenannten Mayorala Fermionen, auch bekannt als das Majorana-Null-Modell. Sie sind kollektiv im Besitz des Systems. Topologie-Schutz: Du kannst einen Mayolana-Fermi um den Draht drehen lassen, aber er wird andere Fermionen nicht stören.
Diese Mayorana-Zero-Modes können auch einen doppelten Qubit-Zustand bilden.Wenn sie zusammengesetzt sind, werden sie entweder Null werden oder sie werden zu einemvollständigen Teilchen.
Dies ist die neueste Entwicklung, die von Microsoft-Wissenschaftlern an der Delft University of Technology in den Niederlanden und anderen Universitäten angekündigt wurde und die starke Beweise für die Existenz dieser "semi-elektronischen" Mayorolana Zero-Module aufweisen.
Nachdem Sie dies gelesen haben, sind Sie vielleicht schon verwirrt, dh Microsoft hat ein atomares System entwickelt und es scheint, dass jedes Ende ein halbes Elektron hat.Wenn Sie nur eine der "Halb-Elektroniken" bewegen, ist das ganze System einzigartig. Die Konfiguration wird nicht zerstört.Wenn Sie die zwei "Halbelektronen" verbinden, erhalten Sie einen von zwei Quantenzuständen: Ja, Nein.
Aber um Quantencomputer wirklich zu implementieren, reicht es nicht aus, es zu tun. "Wir müssen zwei Majuman-Fermaten umeinander laufen lassen, und die Ergebnisse der beiden Austauschprogramme sollten Nicht-Abel-Statistiken folgen." Arbeiten bei Microsoft Und Leo Kouwenhoven von der Technischen Universität Delft sagte: Das heißt, wir müssen Mayorana Fermi irgendwie manipulieren.
Erschrecken Sie nicht durch das Wort "Nicht-Abel". Es bedeutet sehr einfach: Führen Sie zwei verschiedene Operationen auf Maorana Fermi. Wenn Sie die Reihenfolge der beiden Operationen ändern, wird sich das Ergebnis der Operation entsprechend ändern. Wenn Sie beispielsweise Ihr Telefon einmal von Ihnen weg und dann einmal nach rechts drehen, wird es in eine Richtung ausgerichtet, und wenn Sie das Telefon zuerst nach rechts drehen, dann bewegen Sie es weg von Ihnen. Sobald es sich dreht, wird es in eine andere Richtung als zuvor gehen.Dies ist eine Reihe von nicht-Abelian Operationen.In einfachen Worten, wenn Sie zwei Mayorna Fermionen auf verschiedene Arten austauschen, werden Sie anders Messergebnisse.
Theoretisch erfordert jede Quantenrechnung mindestens vier Mayorala-Fermionen, wenn man annimmt, dass sich vier Mayorana-Fermionen an den vier Ecken des Buchstaben H befinden, mit zwei speziellen Drähten in der Mitte. Tausche zuerst die beiden oberen Maorana-Fermionen aus und tausche dann die beiden seitlichen Mayrana-Fermionen aus, wobei sich das Messergebnis von den Ergebnissen beim "ersten Seitenwechsel" unterscheidet.
Diese Austauschaktion wird "Flechten" genannt und entspricht dem Zusammenbinden der Münzen in der obigen schwarzen Box. Der Grund, warum nicht-Abelsche Statistiken befolgt werden müssen, besteht darin, dass die physikalische Regel so vorgeht, dass jedes Partikel genau gleich ist. Wenn das System herkömmliche Elektronik verwendet, werden durch den Austausch keine Informationen über frühere Aktionen erhalten, aber diese Mayorana Fermi haben nicht-Abelsche Eigenschaften, was bedeutet, dass sie das "Gedächtnis" früherer Aktionen behalten können. Auf diese Weise können wir verschiedene Qubits unterscheiden und sie für Operationen verwenden.
Forscher haben den Prozess noch nicht im Experiment validiert, aber Todd Holmdahl, Microsofts Quanten-Vizepräsident, sagte zuvor, dass sie diese Entdeckung innerhalb eines Jahres erwarten.
Cuvenhoven wies darauf hin, dass diese Extension-Qubits derzeit nicht alle Funktionen anderer Qubits besitzen.Wenn alle möglichen Kombinationen der beiden Quantenzustände als Punkte auf einer Kugel betrachtet werden, können die oben erwähnten Schaltvorgänge nicht alle Punkte vorläufig abdecken. Kevin Howwan schlug jedoch vor: "Wir haben schon einen Plan."
Auch die Physiker, die nicht an der Studie teilgenommen haben, sind begeistert: "Ich denke, dass diese Arbeit von großer Bedeutung ist", sagte Smitha Vishveshwara, außerordentliche Professorin für Physik an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign. Think "Compilation" klingt verrückt oder abwegig: "Es gibt noch viele Fortschritte. Aber jedes Mal, wenn eine neue Entwicklung verifiziert wird, ist es sehr aufregend."
Sie fühlte sich ebenso begeistert von der Entwicklung der Physik selbst. Das "Mayorana-Teilchen" war ursprünglich ein Teilchen, das nur in der Theorie existierte, da seine eigenen Antiteilchen im freien Raum existierten. Wissenschaftler sind noch nicht im "leeren Raum" Solche Teilchen zu finden, aber ihre "analoge Version" in einem solchen System zu finden, ist ebenfalls sehr interessant.
Microsoft hat Millionen von Dollar in die Hoffnung investiert, neue physikalische Prinzipien in einem gut durchdachten System zu entdecken und die eigene Entwicklung von Quantencomputern erfolgreich zu betreiben, was erklärt, warum Microsoft bis jetzt noch keine effektiven Qubits-Paare entwickelt hat. Das Unternehmen betreibt aber auch Hardware-Forschung und -Entwicklung sowie ein benutzerorientiertes F & E-Toolkit unter Verwendung von Programmiersprachen.
Microsoft geht davon aus, dass, wenn alles nach Plan läuft und reibungslos abläuft, die leistungsstärksten Qubits der Welt vorhanden sind und sie bald mit anderen Konkurrenten mithalten können. "Unsere Qubits sind viel stabiler als andere Unternehmen", erklärt Jolie. Laffer wies darauf hin: "Wenn Sie ein Haus bauen wollen, reichen Ziegel aus. Aber um einen Wolkenkratzer zu bauen, müssen Sie unsere stahlgehärteten Quantenbits verwenden."