นักวิจัยที่ Microsoft มีประกาศการสร้าง "topological qubits" แรกในอุปกรณ์ที่เก็บข้อมูลในแปลกใหม่ในสิ่งที่อาจเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญสำหรับ-
ในเวลาเดียวกันนักวิจัยก็ตีพิมพ์กระดาษในธรรมชาติและ "แผนงาน"สำหรับการทำงานต่อไปการออกแบบโปรเซสเซอร์ Majorana 1 ควรจะพอดีกับ qubits ล้านซึ่งอาจเพียงพอที่จะตระหนักถึงเป้าหมายสำคัญของการคำนวณควอนตัม - เช่นการแคร็กรหัสการเข้ารหัสและการออกแบบยาและวัสดุใหม่เร็วขึ้น
หากการเรียกร้องของ Microsoft ออกไป บริษัท อาจมีคู่แข่งที่ก้าวกระโดดเช่น IBM และ Google ซึ่งปัจจุบันดูเหมือนจะเป็นนำการแข่งขันเพื่อสร้างไฟล์-
อย่างไรก็ตามกระดาษธรรมชาติที่ผ่านการตรวจสอบโดยเพื่อนแสดงเพียงส่วนหนึ่งของสิ่งที่นักวิจัยอ้างว่าและแผนงานยังคงมีอุปสรรคมากมายที่จะเอาชนะ
ในขณะที่ข่าวประชาสัมพันธ์ของ Microsoft แสดงให้เห็นถึงสิ่งที่ควรจะเป็นฮาร์ดแวร์การคำนวณควอนตัม แต่เราไม่มีการยืนยันอย่างอิสระเกี่ยวกับสิ่งที่สามารถทำได้ อย่างไรก็ตามข่าวจาก Microsoft นั้นมีแนวโน้มมาก
ตอนนี้คุณอาจมีคำถามบางอย่าง Qubition ทอพอโลยีคืออะไร? QUBIT คืออะไรสำหรับเรื่องนั้น? และทำไมผู้คนถึงต้องการในตอนแรก?
บิตควอนตัมยากที่จะสร้าง
คอมพิวเตอร์ควอนตัมได้รับความฝันเป็นครั้งแรกในปี 1980 ในกรณีที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปเก็บข้อมูลเป็นบิตคอมพิวเตอร์ควอนตัมเก็บข้อมูลในควอนตัมบิต - หรือ qubits
บิตธรรมดาสามารถมีค่า 0 หรือ 1 แต่บิตควอนตัม (ขอบคุณกฎของกลศาสตร์ควอนตัมซึ่งควบคุมอนุภาคขนาดเล็กมาก) สามารถมีการรวมกันของทั้งสองอย่าง
หากคุณจินตนาการถึงบิตธรรมดาเป็นลูกศรที่สามารถชี้ขึ้นหรือลงได้ Qubit เป็นลูกศรที่สามารถชี้ไปในทิศทางใดก็ได้ (หรือสิ่งที่เรียกว่า "การซ้อนทับ" ของการขึ้นและลง)
ซึ่งหมายความว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะเร็วกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปสำหรับการคำนวณบางประเภท - โดยเฉพาะอย่างยิ่งบางคนเกี่ยวข้องกับรหัสที่ไม่ได้เลือกและจำลองระบบธรรมชาติ
จนถึงตอนนี้ดีมาก แต่ปรากฎว่าการสร้าง qubits จริงและการรับข้อมูลเข้าและออกจากพวกเขานั้นยากมากเพราะการมีปฏิสัมพันธ์กับโลกภายนอกสามารถทำลายรัฐควอนตัมที่ละเอียดอ่อนภายใน
นักวิจัยได้ลองใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกันมากมายเพื่อสร้าง qubits โดยใช้สิ่งต่าง ๆ เช่นอะตอมที่ติดอยู่ในสนามไฟฟ้าหรือ eddies ของการหมุนวนในปัจจุบันในตัวนำยิ่งยวด
สายเล็ก ๆ และอนุภาคที่แปลกใหม่
Microsoft ใช้วิธีการที่แตกต่างกันมากในการสร้าง "topological qubits" พวกเขาใช้สิ่งที่เรียกว่าอนุภาค Majorana ซึ่งเป็นครั้งแรกในปี 1937 โดยนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี Ettore Majorana
Majoranas ไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติเช่นอิเล็กตรอนหรือโปรตอน แต่มีอยู่ในวัสดุที่หายากที่เรียกว่าโทโพโลยีเท่านั้น(ซึ่งต้องใช้การออกแบบวัสดุขั้นสูงและจะต้องเย็นลงถึงอุณหภูมิต่ำมาก)
อันที่จริงอนุภาค Majorana นั้นแปลกใหม่มากพวกเขามักจะศึกษาเฉพาะในมหาวิทยาลัย - ไม่ได้ใช้ในการใช้งานจริง
ทีม Microsoft กล่าวว่าพวกเขาใช้สายไฟเล็ก ๆ คู่หนึ่งมีอนุภาค Majorana ที่ติดอยู่ที่ปลายทั้งสองด้านเพื่อทำหน้าที่เป็น Qubit พวกเขาวัดค่าของ qubit - แสดงโดยวิธีการว่าอิเล็กตรอนอยู่ในสายหนึ่งหรืออื่น ๆ - โดยใช้ไมโครเวฟ
บิตถัก
ทำไม Microsoft ถึงใช้ความพยายามทั้งหมดนี้? เนื่องจากโดยการสลับตำแหน่งของอนุภาค Majorana (หรือวัดในวิธีใดวิธีหนึ่ง) พวกเขาสามารถ "ถักได้" เพื่อให้สามารถวัดได้โดยไม่มีข้อผิดพลาดและทนต่อการรบกวนภายนอก (นี่คือส่วน "ทอพอโลยี" ของ "ทอพอโลยี qubits".)
ในทางทฤษฎีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้อนุภาค Majorana สามารถปราศจากข้อผิดพลาด Quit ที่ทำให้เกิดการออกแบบอื่น ๆ
นี่คือเหตุผลที่ Microsoft เลือกวิธีการที่ดูลำบากเช่นนี้ เทคโนโลยีอื่น ๆ มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดมากขึ้นและ qubits ทางกายภาพหลายร้อยอาจจำเป็นต้องรวมกันเพื่อสร้าง "qubit umical" ที่เชื่อถือได้เพียงครั้งเดียว
Microsoft ได้ใช้เวลาและทรัพยากรในการพัฒนา Qubits ที่ใช้ Majorana แทน ในขณะที่พวกเขาเป็นสายไปงานปาร์ตี้ควอนตัมขนาดใหญ่พวกเขาหวังว่าพวกเขาจะสามารถติดตามได้อย่างรวดเร็ว
มีการจับเสมอ
เช่นเคยถ้าสิ่งที่ฟังดูดีเกินกว่าจะเป็นจริงมีการจับ แม้แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้ Majorana เช่นที่ประกาศโดย Microsoft การดำเนินการหนึ่งที่รู้จักกันในชื่อ T-Gate-จะไม่สามารถทำได้หากไม่มีข้อผิดพลาด
ดังนั้นชิปควอนตัมที่ใช้ Majorana จึงเป็น "เกือบปราศจากข้อผิดพลาด" เท่านั้น อย่างไรก็ตามการแก้ไขข้อผิดพลาด T-gate นั้นง่ายกว่าการแก้ไขข้อผิดพลาดทั่วไปของแพลตฟอร์มควอนตัมอื่น ๆ
ตอนนี้คืออะไร? Microsoft จะพยายามก้าวไปข้างหน้าด้วยแผนงานสร้างคอลเล็กชันที่ใหญ่ขึ้นและใหญ่ขึ้นอย่างต่อเนื่อง
ชุมชนวิทยาศาสตร์จะดูอย่างใกล้ชิดว่าโปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ควอนตัมของ Microsoft ทำงานอย่างไรและวิธีการทำงานของพวกเขาเมื่อเปรียบเทียบกับโปรเซสเซอร์ควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่จัดตั้งขึ้นแล้ว
ในขณะเดียวกันการวิจัยเกี่ยวกับพฤติกรรมที่แปลกใหม่และคลุมเครือของอนุภาค Majorana จะดำเนินต่อไปในมหาวิทยาลัยทั่วโลก
สเตฟานราเชลศาสตราจารย์โรงเรียนฟิสิกส์มหาวิทยาลัยเมลเบิร์น
บทความนี้ถูกตีพิมพ์ซ้ำจากบทสนทนาภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่านบทความต้นฉบับ-
