Microsoft выпустила новое поколение топологического квантового чипа Majorana 2. В прошлом году компания объявила, что совершила ключевой прорыв в своем первом топологическом квантовом процессоре Majorana 1, однако соответствующие заявления сразу же вызвали сомнения и споры в физическом сообществе. Представленный на этот раз Majorana 2 считается следующим этапом дорожной карты. Microsoft заявила, что провела серьезные обновления как в системе материалов, так и в структуре устройств, чтобы улучшить стабильность и срок службы кубитов.

Базовой информационной единицей в квантовых вычислениях является кубит, который похож на двоичный бит в классическом компьютере, но может одновременно находиться в нескольких состояниях суперпозиции. Теоретически это может значительно повысить эффективность некоторых типов вычислительных задач. В Microsoft заявили, что надежность кубитов в Majorana 2 повышена примерно в 1000 раз по сравнению с предыдущим поколением. Этот показатель считается одним из ключевых пороговых значений на пути к масштабируемым и практичным квантовым вычислениям.

Четан Наяк, технический сотрудник и корпоративный вице-президент подразделения квантового оборудования Microsoft, рассказал, что для создания Majorana 2 команда реконструировала набор материалов, использованный в Majorana 1, с целью получения более стабильной топологической фазы в устройстве. В новом поколении чипов алюминиевый сверхпроводящий материал, использованный в Majorana 1, был заменен свинцом, а активная область полупроводника была модернизирована до комбинации арсенида индия и антимонида арсенида индия для улучшения общих квантовых характеристик.

После обновления системы материалов время жизни кубита стало одной из ключевых данных, отображаемых Microsoft. На чипе Majorana 1 на основе алюминия время жизни кубита составляет всего от 1 до 12 миллисекунд; на Majorana 2 время жизни кубита увеличено до более чем 20 секунд, что повышает стабильность более чем в 1000 раз. В Microsoft заявили, что некоторые кубиты работают даже дольше минуты, что, по мнению компании, достаточно для поддержки следующего этапа продвижения к «практическим квантовым вычислениям».

Наяк сказал, что на основе этого «быстрого прогресса» Microsoft ускоряет общую дорожную карту масштабируемых и практичных квантовых компьютеров и «сокращает целевой график вдвое». В настоящее время компания планирует к 2029 году реализовать прототип отказоустойчивого квантового компьютера на основе топологических кубитов, надеясь преодолеть некоторые сложные проблемы, которые недоступны традиционным компьютерам в таких областях, как химия, материалы и климат.

Стоит отметить, что Microsoft также впервые открыла внешнему миру приложение Discovery, которое использовалось внутри компании во время разработки чипа Majorana. Согласно официальному описанию, этот инструмент используется для внедрения рабочего процесса «агентского типа» в проектах научных исследований и разработок, помогая таким процессам, как проектирование материалов, поиск параметров и планирование экспериментов. В настоящее время Discovery открыт для исследователей на GitHub, и пользователи могут получить к нему доступ через свою учетную запись GitHub Copilot и интегрировать его в свои собственные рабочие процессы научных исследований.