- Revelado o Majorana 1, o primeiro processador quântico do mundo movido por qubits topológicos
- A Microsoft desenvolveu o Majorana 1 usando um material inovador chamado topoconductor
- Isso representa um ponto de virada importante rumo à computação quântica prática
- Para que os computadores quânticos transformem a ciência e a sociedade em geral, são essenciais a expansão em larga escala e a confiabilidade da correção de erros quânticos
- O anúncio de hoje é um avanço central para tornar isso realidade mais rapidamente
- Majorana 1: o primeiro QPU do mundo com um núcleo topológico. Pode ser escalado para até um milhão de qubits em um único chip
- A hardware-protected topological qubit:
- Resultados de pesquisa divulgados em artigo na Nature e no encontro Station Q
- Destaca-se por tamanho reduzido, alta velocidade e controle baseado em digital
- Roteiro de dispositivos para operações quânticas estáveis:
- Um caminho que começa com um dispositivo de qubit único e evolui para arrays capazes de correção de erros quânticos
- Construção do primeiro protótipo tolerante a falhas do mundo (fault-tolerant prototype, FTP):
- Por meio da etapa final do programa US2QC da DARPA, a meta é concluir em alguns anos um protótipo de computador quântico escalável
Uso de um novo tipo de material
- A Microsoft desenvolveu um material inovador chamado topoconductor
- Esse material combina arseneto de índio (Indium Arsenide, semicondutor) e alumínio (Aluminum, supercondutor) para implementar um estado de supercondutividade topológica
- Ao reduzir a temperatura a níveis criogênicos e ajustar o campo magnético, é possível formar Majorana Zero Modes (MZMs) nas extremidades de nanofios
- Ele aproveita a característica de elétrons distribuídos em um estado desemparelhado para armazenar informação quântica
- Ler a informação quântica nessa estrutura era difícil, mas isso foi resolvido com o uso de um quantum dot
- Com o quantum dot, mede-se a variação da carga elétrica e observa-se a mudança na refletância para identificar o estado par/ímpar (= paridade) do nanofio
- Nas medições iniciais, havia uma taxa de erro de cerca de 1%, e foi identificado um caminho claro para reduzi-la
- Confirmou-se que energias externas (como ondas eletromagnéticas) podem quebrar os pares, mas isso ocorre raramente, em escala de milissegundos
- Em resumo, esse material único é vantajoso para proteger informação quântica, e também foi estabelecido um método estável para medi-la
Inovação no controle quântico por meio de precisão digital
- A estratégia adota um método de operação baseado em medições, reduzindo a dependência do controle analógico tradicional
- Nos métodos convencionais, são necessários sinais complexos e precisos para rotacionar cada qubit
- Já a abordagem baseada em medições da Microsoft usa pulsos digitais simples para ler estados quânticos e executar operações
- Isso simplifica o processo de correção de erros quânticos (QEC), tornando muito mais fácil gerenciar muitos qubits ao mesmo tempo
Da física para a engenharia
- A Microsoft apresentou uma arquitetura escalável baseada no dispositivo de qubit único tetron
- O tetron é composto por dois fios topológicos paralelos e por uma estrutura supercondutora que os conecta
- Há um MZM em cada extremidade dos fios, formando um tetron com quatro MZMs
- A equipe de pesquisa já mediu a paridade de um único nanofio dentro do tetron e também realizou experimentos de superposição usando outro quantum dot
- O próximo passo é construir um array 4×2 de tetrons para testar um ambiente multiqubit e, por fim, seguir um roteiro que leve à correção de erros quânticos
- A combinação entre a proteção inerente dos qubits topológicos e o código de correção de erros personalizado da Microsoft pode otimizar significativamente o número de qubits físicos necessários e o clock de operação
Uma abordagem reconhecida pela DARPA
- No programa Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC) da DARPA, a Microsoft avançou para a etapa final
- Isso significa que o plano da Microsoft para construir um computador quântico baseado em qubits topológicos foi considerado confiável
- Na fase final, a Microsoft pretende concluir em apenas alguns anos um fault-tolerant prototype (FTP), acelerando o caminho rumo à computação quântica em escala prática
- Quando esse protótipo estiver pronto, ele poderá marcar um ponto de virada importante ao resolver, de forma quântica, problemas difíceis para os supercomputadores atuais
Realizando o potencial da computação quântica
- No roteiro para supercomputador quântico apresentado pela Microsoft há 18 meses, ela agora alcançou o segundo marco
- O primeiro foi a prova de conceito para qubits topológicos
- O segundo foi a implementação de um topological qubit em um dispositivo real
- Já foram colocados oito qubits topológicos em um único chip, e esse sistema tem potencial para escalar até um milhão de qubits
- Espera-se que grandes computadores quânticos consigam resolver problemas que os supercomputadores atuais têm dificuldade em enfrentar, como o projeto de novos materiais e simulações moleculares
- Em colaboração com a DARPA, a Microsoft pretende acelerar a computação quântica prática e continuar compartilhando os próximos avanços
2 comentários
Parece que, em vez do método anterior de observar fenômenos quânticos em um ponto específico por meio de explicações metafóricas, agora eles observam os fenômenos quânticos ao longo de uma linha específica, o que aparentemente aumenta a resistência a erros e traz várias outras facilidades.
De qualquer forma, isso significa trazer um problema do campo da Science para o campo da Engineering, então talvez dê para esperar melhorias exponenciais de desempenho, como a Intel fazia no passado ao dobrar o desempenho ano após ano.
Claro, ainda não sabemos se este é o período ENIAC da computação quântica ou se já estamos na era do Intel 386.
Em outros artigos, dizem que é uma quarta forma, e não sólido, líquido ou gasoso... como eu não entendo nada dessas coisas, acabo só aceitando superficialmente mesmo haha