Microsoft: Zašto je teško izgraditi kvantna računala

Microsoftovi znanstvenici tvrde da su napravili napredak koji praktična kvantna računala dovodi korak bliže stvarnosti, ali stručnjaci kažu da je to područje još uvijek u povojima.

Timovi diljem svijeta su utrkujući se u izgradnji kvantnih računala koji bi mogli nadmašiti klasična računala. No visoke stope pogrešaka spriječile su napore da se izgradi pouzdano kvantno računalo. Sada Microsoftovi istraživači kažu da su napravili napredak to bi kvantna računala mogla učiniti pouzdanijima.

"Iako je Microsoft nedavno podijelio neke zanimljive eksperimentalne rezultate, oni još nisu demonstrirali operativni qubit, a kamoli više qubita koji izvršavaju kvantni krug," Paul Lipman, glavni komercijalni direktor u tvrtki za kvantno računalstvo infleksija, rekao je Lifewire putem e-pošte. "Međutim, trebali bismo pozdraviti sve napore prema konačnom cilju velikog kvantnog računala s ispravljenim greškama. Takav će uređaj promijeniti svijet nabolje, a prerano je u utrci reći koji će se pristup na kraju pokazati uspješnim. Zapravo, može se dogoditi da se različiti pristupi pokažu prikladnima za različite slučajeve uporabe."

Kvantni skok?

Microsoftovi inženjeri izvijestili su da su osmislili novi način predstavljanja logičkog qubita s hardverskom stabilnošću. Uređaj može inducirati fazu materije koju karakterizira Majorana nulti modovi, fermion. Korištenje ove vrste materije može pomoći u proizvodnji kvantnih superračunala s niskim stopama pogreške.

Microsoft tvrdi da su stvorili način predstavljanja kubiti i superpozicija u kombinaciji sa stabilnošću hardvera koja bi bila potrebna da se "legitimno krene prema komercijalnom kvantnom računalu," Michael Nizich, direktorica Poduzetničko-tehnološko-inovacijskog centra pri New York Institute of Technology, rekao je u e-poruci Lifewireu.

"Do danas su složena hardverska rješenja koja se koriste u kvantnim računalima temeljenim na istraživanju bila sklona pogreškama zbog svoje složenosti, a Microsoftova otkrića mogu omogućiti sljedeću fazu rasprava o komercijalno dostupnim kvantnim procesorima i, što je još važnije, za Microsoft, Quantum Operating Systems (QOS), da početi."

U srcu kvantno računanje je fizika održivog qubita, kvantne verzije klasičnog binarnog bita, Bill Lawrence, CISO tvrtke za kibernetičku sigurnost Hopr rekao je Lifewireu putem e-pošte. Qubiti djeluju u području kvantne fizike, dok je klasična fizika dom konvencionalnog računalstva.

Konvencionalna računala rade na sobnoj temperaturi, a 'Bit' je osnovna jedinica za pohranu i računanje. To je ili '1' ili '0', a nizovi bitova mogu predstavljati brojeve, znakove, slike, zvuk itd., koji mogu biti pohranjeni i kojima mogu manipulirati konvencionalni računalni procesori.

Kvantna računala rade u području kvantne subatomske fizike, gdje nešto može biti čestica ili val u isto vrijeme, rekao je Lawrence. Objekti ove male veličine mogu biti na dva mjesta istovremeno, a postoje ograničenja u tome koliko precizno vrijednost fizikalne veličine može se predvidjeti prije njezina mjerenja, s obzirom na kompletan skup početnih Uvjeti. Kvantna računala koriste qubite koji se bave svim mogućim vrijednostima svakog qubita istovremeno, ali na način koji kvantni procesor može interpretirati za brzo rješavanje složenih problema.

Hranjenje kubita

Korištenje qubita u računalima je nevjerojatno teško. Qubiti su izuzetno osjetljivi na buku i zadržavaju svoje kvantno stanje obično vrlo kratko, istaknuo je Lipman. Rekao je da se najveća trenutno dostupna kvantna računala sastoje od samo nekoliko stotina bučnih fizičkih kubita.

Deseci konkurentskih tvrtki ulažu novac za istraživanje qubit tehnologije, a vjerojatno je u tijeku više od desetak vrlo različitih pristupa qubit tehnologiji, rekao je Lawrence.

"Microsoftova se tvrdnja doista čini zanimljivom, ali i kontroverznom, budući da tvrdi da rješava vrlo važne probleme stope pogrešaka oslanjajući se na novootkrivenu 'neuhvatljivu česticu'", dodao je. "To bi značilo da će i dalje biti potrebno značajno istraživanje i razvoj."

Stvaranje komercijalno vrijednog kvantnog računala zahtijevat će milijune gotovo savršenih kubita, s izvrsnim kontrola njihovog kvantnog stanja i buke, te sofisticirani pristupi ublažavanju i ispravljanju pogrešaka, rekao je Lipman.

"Svjetski kolektivni napori u području kvantnog računalstva opisani su kao 'mjesečev udarac'", dodao je. "Međutim, znanstveni i inženjerski izazovi potrebni za ostvarenje ovog sna o kvantnom računalstvu nedvojbeno su daleko teži od onih potrebnih za slanje ljudi na Mjesec."