Drama über Quantum Computing’s Future erhitzt sich

Am 18. März präsentierte Chetan Nayak, ein Physiker führender Microsoft Quantum Team, neue Daten darüber Der Quantum Computing -Chip des Unternehmens auf dem Global Physics Summit der American Physical Society in Anaheim, Kalifornien. Es sollte eine wütende Debatte unter Physikern beruhigen, aber Forscher bleiben skeptisch der Ergebnisse. “Ich hatte nie das Gefühl, dass es einen Moment geben würde, in dem alle voll überzeugt sind”, sagte Nayak zu Natur In einem Artikel vom 18. März.

Der Kontroverse Auf Microsofts Februar konzentriert sich, dass es eine neue Art von Quantenhardware aufgebaut habe – ein topologisches Qubit, das aus einem Elektronenmuster auf einem winzigen Draht besteht. Microsoft behauptete, das Qubit sei weniger anfällig für Fehler. Das würde die Quantumcomputer leichter machen, sich auf etwas zu skalieren, das groß genug ist, um tatsächlich nützlich zu sein. In dem Journal -Artikel, der die Veröffentlichung begleitete Die Elektronen bilden das Signaturmusterbekannt als Majorana Zero Modi. Im Jahr 2021 Microsoft musste einen ähnlichen Anspruch zurückziehen.

“Diskurs und Skepsis sind Teil des wissenschaftlichen Prozesses” Der Verge. Er verweist auf zusätzliche Verbesserungen seit diesem begleitenden Artikel, in dem Microsoft sagt, dass das Team einen bestimmten Aspekt des Qubit kontrollierte und gemessen hat.

Die neuesten Daten, die Microsoft am Dienstag präsentiert wird, ist „gerechtes Geräusch“, sagt Physiker Sergey Frolov von der University of Pittsburgh. (Am Dienstag räumte Nayak ein, dass das Signal aufgrund elektrischer Geräusche schwer zu erkennen war.)

In einer Erklärung erzählt Nayak Der Verge Dieser Microsoft ist in seinem Gerät zuversichtlich. “Es ist klar, dass das Interesse und das Aufregung sehr hoch sind”, sagt er.

Zusätzlich zu Kontroversen leidet die Branche unter Hype. Quantencomputer -Champions sagen, dass sie die Materialwissenschaft, Verschlüsselung und Finanzen revolutionieren werden. Theoretische Untersuchungen zeigen, dass sie eines Tages in bestimmten zeitaufwändigen Aufgaben reguläre Computer schlagen und neue Computerbereiche öffnen können. Aber die Zeitleiste ist ungewiss. Im Januar Jensen Huang von Nvidia ausdrückte Zweifel Dieses kommerzielle Quantum -Computing würde in 15 Jahren existieren und Quantum Computing -Aktien zum Sturz auslösen. Er versuchte diese Kommentare am 20. März, als er “Quantum Day” auf der GTC -Konferenz von Nvidia veranstaltete, aber aber Quantenbezogene Aktien fielen wieder.

Trotzdem haben Quantum Computing -Forscher hart gearbeitet. In den letzten Monaten haben Google, Amazon und mehrere Startups eine Reihe inkrementeller Verbesserungen angekündigt. Wir fragen uns, wie lange die Verbraucher noch auf die Killeranwendungen von Quantum Computing warten müssen. Kommen Quantencomputer in Zukunft in Ihre Cloud oder Ihr Telefon? Wofür und für wen sind sie?

Quantencomputer werden für mindestens ein weiteres Jahrzehnt nichts Nützliches in Angriff nehmen, sagt Physiker Andrea Morello von der University of New South Wales in Australien. Und das ist, wenn Anleger keine Geduld verlieren und Schiff springen. Die Technologie bleibt ein volles Problem, von der Entwicklung der Materialien bis hin zur Herstellung der Qubits bis hin zur Verbindung der Qubits, zur Herstellung der Chips im Maßstab-und ganz zu schweigen von Software.

Die Anleger bleiben dabei, weil die Auszahlung riesig sein könnte. Quantencomputer bieten ein völlig neues Paradigma für das Computer. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Computer, der Informationen als binäre und Nullen codiert, gibt ein Quantencomputer Informationen als Wahrscheinlichkeit von ein und Null dar, der als Überlagerung bezeichnet wird. Die Überlagerung ist ein Konzept aus der Quantenmechanik: Zum Beispiel kann ein Elektron als Überlagerung oder Wahrscheinlichkeit mehrerer Stellen existieren. Sie können sich auch eine Überlagerung vorstellen, wie eine Münze, die in der Luft flippt. Bevor es landet, sind es weder Köpfe noch Schwänze, sondern in einem Überlagerungszustand von beiden. In ähnlicher Weise kann das Qubit Informationen als eine gewisse Wahrscheinlichkeit sowohl von einem als auch von Null darstellen.

Forscher erstellen physische Qubits aus verschiedenen Materialien – für Google, Amazon und IBM ist jedes Qubit eine kleine supraleitende Schaltung. Bemerkenswerte Startups verwenden Ionen, Atome und Photonen als Qubit. Zu diesem Zeitpunkt ist nicht klar, welches Material am besten ist.

Alle Qubits gehorchen der Mathematik der Quantenmechanik. Moleküle auch. Aus diesem Grund sagen Experten voraus, dass eine frühe nützliche Anwendung von Quantencomputern durchgeführt werden könnte Genaue und schnelle Chemiesimulationenfür die Entdeckung neuer Materialien für bessere Batterien, klimafreundlichere Düngemittel und neue medizinische Medikamente. Um diese Reaktionen zu simulieren, verlassen sich Wissenschaftler derzeit auf Supercomputer, die ungenau und langsam sind.

Eine Quantenbeschaltung könnte auch andere Branchen verbessern. Banken untersuchen die Quantenoptimierungsalgorithmen für Verbesserung der finanziellen Prognosen. Quantenalgorithmen könnten KI-Algorithmen energieeffizienter machen. Sie sollten auch in der Lage sein, vorhandene Verschlüsselungsmethoden zu brechen. Die Vorhersage hat die Erforschung der Forschung angeregt robustere Formen der Kryptographie.

Erstens müssen Forscher die Fehler in einem Quantencomputer insgesamt reduzieren und sie größer machen.

Und wenn Quantencomputer nützlich werden, sollten gewöhnliche Verbraucher sie nicht als persönliche Geräte erwarten. Experten derzeit sich vorstellen zukünftige Quantencomputer als spezialisierter Chip in einem Supercomputer oder als ein Rechenzentrum. In beiden Fällen greifen Benutzer über die Cloud auf den Computer zu. Es ist auch unwahrscheinlich, dass Quantencomputer für alltägliche Aufgaben wie Textverarbeitung oder Internet -Surfen nützlich sind. Die vorgeschlagenen Anwendungen sind weitgehend auf technische Bereiche wie Arzneimittel und Finanzen spezialisiert.

Die jüngsten Fortschritte waren ermutigend. Die ersten in den letzten zehn Jahren integrierten Quantencomputer waren zu fehlerhaft, um nützliche Algorithmen auszuführen. In letzter Zeit haben Forscher herausgefunden, wie sie Rechenfehler korrigieren, indem sie eine einzelne Informationseinheit in mehreren physischen Qubits anstelle einer einer codiert. Verwenden Sie diesen Ansatz, Google Und Amazonas haben gezeigt, dass ihre Quantencomputer Informationen zuverlässig speichern können, ohne dass die Maschinen fehleranfälliger werden, wenn sie größer werden. Die Ergebnisse könnten den Weg zu größeren, nützlichen Quantencomputern ebnen.

Trotzdem ist ein Sprung für Physiker für den Rest von uns ein Zentimeter vorwärts. Das Quantum -„Speicher“ von Google und Amazon speichert nur eine einzige Einheit von Quanteninformationen, die als logisches Qubit bezeichnet wird. Ein nützlicher Quantencomputer benötigt Tausende, vielleicht eine Million physische Qubits, die Hunderten oder Tausenden logischer Qubits entsprechen. Forscher müssen die Anzahl der physischen Qubits reduzieren, um eine Informationseinheit zu codieren. In der jüngsten Ankündigung von Amazon benötigten sie nur neun physische Qubits pro Informationseinheit, verglichen mit den 105 physischen Qubits, die Google benötigte. „Wir sind weit von den großen, umwerfenden, weltweit verändernden Ergebnissen und Anwendungen entfernt“, sagt Morello.

Die USA, die Europäische Union und die britischen Regierungen haben jeweils die Finanzierung der Milliarden für die Entwicklung von Quantencomputer verpflichtet. Für die USA ist der Hauptkonkurrent China, der gegossen wurde 15 Milliarden US -Dollar öffentlicher Finanzmittel In Quantum Computing nach Angaben des Mercator Institute for China Studies, einem in Deutschland ansässigen Think Tank.

Auch im privaten Sektor floss Bargeld. Crunchbase berichtete das Quantum Computing erhielt Venture -Finanzierung von 1,5 Milliarden US -Dollar weltweit im Jahr 2024ein Allzeithoch im Vergleich zum vorherigen Rekord von 963 Millionen US-Dollar im Jahr 2022.

Der Aufbau der Technologie ist jedoch schwierig. Die Forscher müssen Fortschritte zeigen, um ihre Investoren glücklich zu machen, und gleichzeitig ihre Erwartungen, um sie geduldig zu halten. Die Sorge ist ein potenzieller „Quantenwinter“, bei dem Überhype zu aufgeblasenen Erwartungen und Enttäuschungen führt, und die Anleger ziehen die Finanzierung zurück. Die KI -Entwicklung wurde solchen Kühlzeiten unterzogen. Die Forscher machten in den 1960er Jahren den ersten AI -Chatbot, aber das Feld war übermäßig optimistisch in Bezug auf die Entwicklungsgeschwindigkeit. Als sie nicht lieferten, Geldgeber zurückgezogenwas zu zwei „AI Winters“ von den späten 60ern bis Mitte der 90er Jahre führte.

„Die Leute würden es vorziehen, ein niedriges Profil so etwas cool und ein bisschen sühmt zu halten, damit sie nur langsam die Vorteile profitieren können“, sagt Frolov. “Aber ich denke, es ist eine sehr empfindliche Balance. Es hat die Chance, dass sich entweder die Leute gelangweilt oder überreizt und wirklich wütend werden”, wenn Quantencomputer nicht nach ihren Erwartungen liefern.

Die Angst vor dem Verlust des Vertrauens ihrer Geldgeber hat dazu geführt, dass Physiker über die Ansprüche von Microsoft den derzeitigen Aufregung der Physiker geführt haben. Frolov hat zusammen mit mehreren anderen Forschern Jahre damit verbracht, die Ankündigungen von Microsoft und ihre experimentellen Daten zu unterscheiden. Die Gemeinschaft scheint in letzter Zeit für Kritikpunkte empfänglicher zu sein, sagt er.

Dies sind die wachsenden Schmerzen beim Aufbau eines Quantencomputers. Sein Potenzial bleibt verlockend, aber die Ziellinie ist immer noch weit weg. In der Zwischenzeit werden Physiker weiter über inkrementelle Fortschritte streiten – solange das Geld weiter fließt.