Microsoft hat einen neuen Quantenchip namens Majorana 1 vorgestellt, von dem er behauptet, dass er innerhalb von Jahrzehnten wichtige Probleme mit der realen Welt lösen kann. Obwohl andere den Behauptungen skeptisch gegenüberstehen, fügt Microsoft hinzu, dass ihr neues Chip -Design einen “völlig neuen Zustand der Materie” manipuliert.
Quantencomputer, wie Nuklearfusion Macht wird immer ein paar Jahrzehnte entfernt. Eines der vielen Probleme, die das Feld angehen muss, wenn Quantencomputer nützlich werden sollen Umweltstörungen wie materielle Defekte oder Sein erhitzt bis etwas höher als fast absolut Null. Auf der Quantenebene werden die Dinge ein wenig chaotisch.
Microsoft hofft, einige dieser Probleme zu umgehen, indem er “topologische Qubits” erstellt und einen neuen Zustand der Materie manipuliert.
“Unser Team bei Microsoft konnte ein subatomisches Teilchen einnehmen, das erst jetzt theoretisiert wurde, und es nicht nur beobachtet, sondern es kontrollieren”, sagte Krysta SVore, Microsoft Technical Fellow, in einem Begleitendes Video.
Sie sind sich der üblichen Materiezustände wahrscheinlich bewusst. Feste, Flüssigkeit und Gas, die jeweils mit ihren eigenen Eigenschaften kommen, die durch das Verhalten ihrer Komponentenatome definiert sind. Aber es gibt Andere da draußen auch.
“Vor hundert Jahren haben Mathematiker einen solchen neuen Zustand der Materie vorausgesagt: den topologischen Zustand. Und seitdem haben die Forscher nach einem sehr spezifischen, sehr nützlichen Quasi-Partikel gesucht, das Majorana-Partikel”, sagte Svore. “Letztes Jahr konnten wir es zum ersten Mal beobachten. Und in diesem Jahr können wir es kontrollieren und seine einzigartigen Eigenschaften verwenden, um einen Topokonduktor zu bauen, eine neue Art von Halbleiter, die auch als Superkonferenz fungiert.”
https://www.youtube.com/watch?v=wshmygpqukq
Eine der nützlichen Eigenschaften des Majorana -Quasitikels ist, dass es sich um ein eigenes Antipartikel handelt.
“Die Theorie von Majorana hat gezeigt, dass es mathematisch ein Partikel hat, das ein eigenes Antipartikel ist”, fügte Matthias Troyer, Microsoft Technical Fellow, hinzu. “Das bedeutet, dass Sie zwei dieser Partikel nehmen können und sie zusammenbringen, und sie können sich vernichten und es ist nichts mehr übrig. Oder Sie könnten zwei Partikel nehmen und sie zusammenbringen und Sie haben nur zwei Partikel. Manchmal ist es nichts, der Nullzustand; Und manchmal ist es das Elektron, der einen Zustand. “
Das Gerät verwendet ein supraleitendes Nanodrahtgerät aus Indiumarsenid, um zwei topokonditierende Drähte in eine H -Form zu verbinden, bevor Majorana -Quasitikel an den Enden der H -Form unter Verwendung von Magnetfeldern und Supralductors bestehen.
In Materialien, die supraleitende Eigenschaften bei sehr niedrigen Temperaturen aufweisen Cooper -Paare. Jedes ungepaarte Elektron, das dem System hinzugefügt wird, tritt in einen angeregten Zustand ein, und der Energieunterschied zwischen den beiden Zuständen kann als eine und Nullen beim Computer fungieren.
Im Majorana 1 -Chip wird Microsoft an, dass das Elektron in einem delokalisierten Zustand zwischen zwei Majorana -Quasistikeln geteilt wird. Mit sorgfältigen Messungen, die mit Mikrowellen durchgeführt wurden als andere Quantencomputer.
„Wir haben einen Schritt zurückgetreten und gesagt:’ OK, erfinden wir den Transistor für das Quantenalter. Welche Eigenschaften braucht es? “, Sagte Chetan Nayak, Microsoft Technical Fellow in a Stellungnahme. “Und so sind wir wirklich hierher gekommen – es ist die besondere Kombination, die Qualität und die wichtigen Details in unserem neuen Materialstapel, die eine neue Art von Qubit und letztendlich unsere gesamte Architektur ermöglicht haben.”
Einige sind zwar aufregend, sind jedoch skeptisch gegenüber den Ergebnissen. Während Microsoft Intermediate-Ergebnisse veröffentlicht hat, stellen sie nach ihrer eigenen Zulassung in das Papier “nicht selbst fest, ob die durch Interferometrie festgestellten niedrigen Energiezustände topologisch sind”. Weitere Tests, auf die in der Pressemitteilung hingewiesen wird, sind sicherer, aber diese wurden noch nicht veröffentlicht. Während Microsoft in seinen Ergebnissen zuversichtlich zu sein scheint, waren frühere Studien, die behaupteten in der Vergangenheit zurückgezogen.
“Wenn wir mehr Arten von Messungen durchführen, wird es schwieriger, unsere Ergebnisse mit nicht-topologischen Modellen zu erklären”, sagte Nayak zu Natur. „Es kann nicht einen einzigen Moment geben, in dem jeder überzeugt sein wird. Nicht-topologische Erklärungen erfordern immer mehr Feinabstimmung. “
Das nächste Problem, sobald bestätigt wird, dass das, was sie glauben, tatsächlich vor sich geht, besteht darin, es zu skalieren. Im Moment haben sie einen Chip mit acht topologischen Qubits gemacht und zielen auf eine Million. Dennoch sagen sie, dass die nächste Generation von Quantencomputern mit diesen Chips innerhalb von Jahren und nicht Jahrzehnte lang nützliche und zuverlässige Arbeit leisten könnte.
Das Papier wird im Journal veröffentlicht Natur.
Source link
