Квантовый процессорный чипсет Majorana 1 от Microsoft использует новый тип сверхпроводника.

Компания Microsoft представила Majorana 1 — микросхему для квантовых вычислений, которая позволит компьютерам решать крайне сложные промышленные задачи за годы вместо десятилетий, как это делают современные машины. Компания сообщила, что Majorana 1 является первой микросхемой для квантовых вычислений, которая использует архитектуру Topological Core (топологическое ядро). В частности, она применяет новый тип материала под названием топокондуктор или топологический сверхпроводник, который может создавать Майораны — состояние вещества, которое не является ни твердым телом, ни жидкостью и ни газом. Майораны были впервые предсказаны в 1930-х годах, но они не существуют в природе: им нужно создавать с помощью правильных материалов под определенными условиями.

Топокондукторная проволока, которую компания собирала атом за атомом для точности, сочетает индий и арсенид. Когда топокондукторную нановолокну охлаждают до близких к абсолютному нулю температур и настраивают с помощью магнитных полей, она образует Майоранные нулевые режимы (MZMs) на своих концах. Как объяснила Microsoft, квантовые биты на основе Майоран — более стабильны по сравнению с существующими альтернативами. Они быстрые, компактные и могут быть цифрово управляемыми, что обеспечивает защиту информации в квантовых вычислениях.

Архитектура микросхемы Microsoft соединяет топокондукторные нановолокны вместе в форме «H», и каждый такой узел имеет четыре управляемых Майорана, которые составляют один квантовый бит (qubit) — базовый единицей в квантовом вычислении. Эти H-блоки могут быть соединены друг с другом, и компания уже смогла разместить восемь таких блоков на одной микросхеме. Как видно из приведенного выше изображения, микросхема может поместиться в руке и легко интегрироваться в центры обработки данных.

Microsoft спроектировала микросхему так, чтобы она могла разместить один миллион квантовых битов (qubits), поскольку это порог, который должны преодолеть все компании-разработчики квантовых компьютеров для того, чтобы их создание действительно могло повлиять на мир. Машина с миллионом qubits может привести к созданию материалов самозаверяющих свойств, которые смогут устранять трещины в самолетах или катализаторов, способных разлагать все виды пластиковых загрязнений на ценные побочные продукты. Она также позволит ученым выполнять вычисления для извлечения ферментов, которые могут увеличивать плодородие почвы или способствовать устойчивому росту пищевых продуктов в целях борьбы с мировым голодом.

Для работы Majorana 1 требуется больше компонентов помимо топокондуктора, и компаниям потребуется еще несколько лет для того чтобы все элементы работали вместе на большем масштабе. Однако одно из главных препятствий — правильное стекирование материалов топокондуктора — уже было преодолено компанией Microsoft.