Новости Sina Technology News в Пекине 2 апреля, согласно сообщениям зарубежных СМИ, Microsoft объявила о новом продвижении в квантовых компьютерах два дня назад: они достигли «полуэлектронного» состояния в виде провода. Это будет квантовый компьютер компании. Ключевую роль играют исследования и разработки.
Крупные компании, такие как IBM, Google и Intel, и даже несколько начинающих компаний уже изобрели квантовые компьютеры с несколькими кубитами. Microsoft, похоже, отстает, и даже одноквантовые компьютеры еще не доступны. Однако Microsoft работает над исследованиями и разработками. Его собственный уникальный квантовый компьютер решает проблемы, которые угрожают своим конкурентам посредством интеграции сложных и сложных физических знаний. Если все будет работать так, как ожидалось, это станет серьезным прорывом.
Квантовые компьютеры используют основные принципы квантовой физики для выполнения сложных вычислений, которые трудно или невозможно реализовать для обычных компьютеров. Возможно, вы слышали о 72-кубитных компьютерах Google, но точность таких машин трудно гарантировать. Если они слегка нарушены или Энергетическое воздействие внешней среды может привести к ошибкам расчета. Однако квантовый компьютер Microsoft «топологии» может значительно уменьшить такие помехи. Связанные исследователи добились определенного прогресса в последние годы и опубликовали статьи в журнале Nature. Они считают, что к концу этого года будут разработаны эффективные кубиты.
«Один из наших кубитов будет тысячей или даже в 10 000 раз более мощным, чем другие шумные кубиты», - сказала Джулия Лав, глава отдела развития бизнеса Microsoft по квантовым вычислениям.
Компьютеры работают на битах, бит - система с двумя состояниями, так же, как монета может стоять лицом вверх или назад. То же самое касается кубитов, за исключением того, что эта «монета» перевернута в черном ящике во время работы. Вы можете установить только начальное значение двух сторон монеты. Эти значения представляют собой комплексные числа в форме a + bi. После вычисления будет определена вероятность того, что монета будет направлена вверх или вниз. Вы можете знать только монету после открытия черного ящика. Какова ценность? Операции необходимо связать несколько монет вместе и поместить их в черный ящик и позволить им взаимодействовать особым образом, чтобы эти исходные значения математически сочетались друг с другом. Конечный результат вычисления зависит от всех В монетах гроба появляются некоторые комбинации положительных и отрицательных лиц, а другие совершенно невозможны.
Эта система может использоваться для самых разных целей, таких как продвинутое химическое моделирование или искусственный интеллект. Но ключ состоит в том, чтобы найти уникальную систему квантовой «монеты спереди и сзади», в которой два состояния могут образовывать суперпозицию (т. Е. Черный ящик). , сплетенные друг с другом (т. е. связывание монет вместе) и вмешивающиеся друг в друга (монеты объединены в черный ящик, изменят вероятность обратного вверх и вниз). И в этой системе, даже если вы встряхнете кости, монета может продолжать переворачивать , Или восполнить эти нарушения, сделав избыточную обработку.
Исследователи Microsoft считают, что ключом к решению проблемы помех является установление набора топологических систем. Независимо от того, как изменяется система, у нее всегда есть некоторые неотъемлемые свойства, которые остаются неизменными. Эти системы являются так называемыми объектами расширения.
Сначала исследователи должны создавать топологические объекты. Microsoft специально изготовила полупроводниковый провод из антимонида индия, который обернут сверхпроводящим алюминием. Затем исследователи охладили провод до почти абсолютного нуля в магнитном поле. , что вызывает коллективное поведение электронов, заставляя часть электрических характеристик проявлять дискретные значения.
Таким образом, информация в системе не сохраняется в одной частице, а сохраняется в коллективном поведении всего провода. Если провод управляется в магнитном поле, он будет вести себя как полуэлектрон. Или, точнее, как частицы в состоянии между «электроникой» и «неэлектроникой». Это так называемые майоральские фермионы, также известные как нулевая модель майораны. Они коллективно принадлежат системе. Защита топологии. У вас может быть один из майолановских ферми, вращающихся вокруг провода, но это не будет мешать другим фермионам.
Эти нулевые моды Майораны также могут формировать состояние двойного кубита. Если они собраны вместе, они либо станут нулевыми, либо станут полной частицей.
Это последнее продвижение, объявленное учеными Microsoft в Дельфтском технологическом университете в Нидерландах и других университетах. Они убедились в доказательстве существования этих «полуэлектронных» модулей No Mayoralana.
Прочитав это, вы, возможно, уже запутались. Проще говоря, это то, что Microsoft разработала атомную систему, и кажется, что на каждом конце есть половина электрона. Если вы перемещаете только одну «полуэлектронику», вся система уникальна. Конфигурация не будет уничтожена. Если вы соедините два «половинных электрона», вы получите одно из двух квантовых состояний: да, нет.
Но для того, чтобы по-настоящему реализовать квантовые вычисления, этого недостаточно: «Нам нужно, чтобы два Majurana Fermats вращались вокруг друг друга, и результаты двух обменов должны следовать статистике без Авеля». И Лео Коувенховен из Дельфтского технологического университета сказал. То есть нам нужно каким-то образом манипулировать Майораной Ферми.
Не пугайтесь слова «не-Авель». Это означает очень просто: выполните две разные операции над Mayorana Fermi. Если вы измените порядок двух операций, результат операции изменится соответствующим образом. Например, если вы один раз откинете телефон от вас, а затем поверните его вправо один раз, он будет ориентирован в одном направлении, и если вы сначала повернете телефон вправо, а затем отпустите его от себя. Когда он переворачивается, он будет двигаться в другом направлении, чем раньше. Это набор неабелевых операций. Проще говоря, если вы поменяете два фермиона Майерны по-разному, вы получите разные Результаты измерений.
Теоретически любой квантовый расчет требует завершения, по крайней мере, четырех майоральных фермионов. Предположим, что четыре майорановых фермиона расположены в четырех углах буквы H соответственно, с двумя специальными проводами в середине. Сначала обменяйте два верхних майоранских фермиона, а затем обменяйте обе стороны Mayorana Fermions. Результат измерения будет отличаться от результатов, полученных «первым боковым обменом».
Это действие обмена называется «оплеткой» и эквивалентно связыванию монет в черном ящике выше. Причина, по которой следует следить за неабелевой статистикой, заключается в том, что физическое правило по умолчанию означает, что каждая частица точно такая же. Если система использует обычную электронику, их обмен не сохранит никакой информации о предыдущих действиях. Но у этих майоранских ферми есть неабелевы характеристики, что означает, что они могут сохранить «память» предыдущих действий. Таким образом, мы можем различать разные кубиты и использовать их для выполнения операций.
Исследователи еще не подтвердили этот процесс в эксперименте. Но Тодд Холмдал, квантовый вице-президент Microsoft, ранее сказал, что они ожидают сделать это открытие в течение года.
Кувенховен указал, что эти кубиты расширения еще не имеют всех функций других кубитов. Если все возможные комбинации двух квантовых состояний рассматриваются как точки на сфере, вышеупомянутые операции переключения еще не могут охватить все точки. Однако Кевин Хауван предложил: «У нас уже есть план».
Физики, которые не были вовлечены в исследование, также были очень в восторге от этого: «Я думаю, что статья значительна», - сказала Смита Вишвешвара, адъюнкт-профессор физики в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн. Думайте, что «компиляция» звучит сумасшедшая или девиантная: «Прогресс все еще существует, но каждый раз, когда новая разработка проверяется, это очень интересно».
Она также была в равной степени взволнована развитием самой физики. «Частица Майорана» была изначально своего рода частицей, которая существовала только в теории, поскольку ее собственная античастица существует в свободном пространстве. Ученые еще не находятся в «пустом пространстве», Найти такие частицы, но найти их «аналоговую версию» в такой системе тоже очень интересно.
Microsoft вложила миллионы долларов в надежде найти новые физические принципы в хорошо продуманной системе и успешно справиться с собственной разработкой квантовых компьютеров. Это объясняет, в какой степени Microsoft еще не разработала эффективные пары кубитов. Хотя компания также проводит исследования и разработки в области аппаратного обеспечения, а также пользовательский инструментарий R & D с использованием языков программирования.
Microsoft полагает, что если все будет идти по плану и будет проходить гладко, у них будут самые мощные кубиты в мире, и они скоро догонят других конкурентов. «Наши кубиты намного более стабильны, чем другие компании», Джоли. Лаффер отметил: «Если вы хотите построить дом, кирпича хватит, но для строительства небоскреба вам придется использовать наши стальные, как твердые квантовые бит».