Viņš uzbūvēja Xbox — vai viņš var izveidot Microsoft produktu no kvantu skaitļošanas?

Microsoft vadītājs Tods Holmdāls jau iepriekš ir vadījis komandas, lai izgudrotu jaunus rentablus skaitļošanas aparatūras produktus. Viņa jaunākais projekts ir viņa pirmais projekts ar iespēju iegūt Nobela prēmiju fizikā, kā arī jaunus ieņēmumus, ja tas izdosies.

Holmdāls iepriekš pārraudzīja Xbox un Xbox360 konsoļu aparatūras dizainu, kas Microsoft katru gadu iekasē miljardus. Pagājušā gada beigās viņš tika iecelts par līderi lielai matemātiķu, fiziķu un inženieru grupai, kas cenšas Microsoft mākoņdatošanas pakalpojumu izvēlnē pievienot jaudīgus datorus, kurus darbina kvantu fizika. Holmdāls runā par kvantu skaitļošanu tāpat kā tehnoloģiju vadītājs par jaunu uzņēmējdarbības virzienu, nevis par spekulatīvu fizikas vai pētniecības un attīstības projektu.

Es personīgi esmu konkurētspējīgs, un visa mana vēsture ir produktu ražošana, viņš saka. Mums ir redzamības līnija uz komerciālu produktu.

Ātrs skatiens uz konkurējošiem projektiem kvantu skaitļošanas jomā padara šādas runas pārsteidzošas. Google, IBM un pat daži jaunuzņēmumi jau ir parādījuši aparatūras prototipu, kas spēj apstrādāt datus (skatiet sadaļu 10 izrāvienu tehnoloģijas: praktiska kvantu skaitļošana ). Microsoft vēl nav tuvu.

Holmdāla apkalpe cenšas izmantot atšķirīgu pieeju kvantu aparatūrai, kuras pamatā ir manipulācijas ar subatomisku daļiņu, ko sauc par Majoranas fermionu, par kuru fizikas kopiena nav 100% pārliecināta, ka tā jebkad ir bijusi. Tas nosaukts cilvēka vārdā, kurš pareģoja tā eksistenci, itāļu fiziķi Etore Majorana, kurš 1938. gadā iztukšoja savu bankas kontu, noķēra prāmi un pazuda bez vēsts.

Kamēr Google un IBM strādā pie saviem nākamajiem prototipiem, Microsoft fiziķi mēģina izveidot pirmo ierīci, kas var pārliecinoši izolēt un kodēt vienu digitālo datu bitu ar prognozēto Majorana daļiņu. Tomēr Holmdāls pretojas apgalvojumam, ka tas nozīmē, ka viņa uzņēmums, visticamāk, nebūs pirmais tirgū. Es domāju, ka mēs patiešām tādi būsim, viņš saka.

Tods Holmdāls ar MSFT atļauju

Smalka aparatūra

Kvantu datori ir veidoti no ierīcēm, kas pazīstamas kā kubiti, kas attēlo datus, izmantojot fiziku, kas redzami tikai ļoti mazos mērogos. Tehnoloģiju uzņēmumi un investori ir iegremdējuši tehnoloģijā miljonus, jo kvantu mērogā daļiņas un informācija var paveikt lietas, kas mūsu cilvēka lieluma realitātē ir pilnīgi neiespējamas. Tas nozīmē, ka dažus aprēķinus, kas parastā datorā aizņemtu gadsimtiem ilgi, kvantu datorā var veikt dažu sekunžu laikā. Google un citi cer izmantot kvantu datorus, lai aktivizētu mašīnmācīšanos un iznomātu tos ķīmijas un materiālu zinātnes problēmu risināšanai (skatiet sadaļu Ķīmiķi ir pirmie, lai uzzinātu kvantu skaitļošanas priekšrocības ).

Āķis ir tāds, ka, lai gan kubitus var uzbūvēt dažādos veidos — vismodernākie ir balstīti uz supravadošām metāla ķēdēm vai metāla joniem, kas peld magnētiskajos laukos —, tie visi nav uzticami, jo kvantu stāvokļi ir tik delikāti. Šomēnes IBM paziņoja par lielāko mikroshēmu, ko ražojuši uzņēmumi, kas sacenšas par vispārējas nozīmes kvantu datoru — mikroshēmu ar tikai 17 kubitiem. Lai veiktu noderīgu darbu, kvantu datoram, iespējams, būs nepieciešami daudzi tūkstoši vai miljoni ierīču.

Microsoft projekts ir milzīga likme uz ideju, ka kubiti, kuru pamatā ir nenotverams Majorana fermions, būs daudz uzticamāki un tādējādi vieglāk iekļaujami lielās kolekcijās, kas var veikt noderīgu darbu. Teorija, kas pazīstama kā topoloģiskā kvantu skaitļošana, paredz, ka dati, kas ierakstīti daļiņās, izmantojot ierīci, ko sauc par topoloģisko kubitu, būs izturīgi pret traucējumiem, kas iznīcinātu visu, ko glabā parastais kubits (skatiet Microsoft Quantum Mechanics).

Kad mēs varam atrast veidu, kā realizēt kubitus šādā topoloģiskā veidā, mēs zinām, ka tie var atbalstīt aprēķinus, saka Sje Čens , CalTech teorētiskās fizikas docents. Jautājums ir, vai mēs pat varam izveidot vienu kubitu? Pašlaik viņa saka, ka eksperimentālie fiziķi lielākoties, bet nav pilnīgi pārliecināti, ka ir novērotas nepieciešamās daļiņas.

Milzīgs azarts

Kad Holmdāls pievienojās Microsoft projektam 2016. gada beigās, arī divi vadošie eksperimentālie fiziķi mēģināja novērst šo nenoteiktību. Čārlijs Markuss no Kopenhāgenas Universitātes (Dānija) un Leo Kouvenhovens no Delftas Tehnoloģiju universitātes Nīderlandē turpinās strādāt savās universitātes laboratorijās, bet piesaista Microsoft inženieru komandas un jaunu aprīkojumu, lai strādātu pie uzņēmuma kvantu meklējumiem.

Kouvenhovens rūpīgi izstrādāto pusvadītāju nanovadu galos ir veicis dažus no daudzsološākajiem iespējamajiem Majoranas fermionu novērojumiem. Viņš un citi Microsoft fiziķi tagad strādā pie alternatīvām struktūrām, kuras, viņuprāt, ļaus neapstrīdami atklāt daļiņas un manipulēt ar tām, un kļūt par pirmajiem strādājošajiem topoloģiskajiem kubitiem. Tā vietā, lai izmantotu sīkus vadus, viņi paļaujas uz augošām plakanām pusvadītāju materiāla loksnēm.

Holmdāls saka, ka metode atbilst iedibinātajām elektronikas ražošanas metodēm, lai tad, kad — vai tam vajadzētu būt, ja? — uzņēmums izveido savu pirmo topoloģisko kubitu, tas var ātrāk izveidot lielas ierīces, nekā grupas, kas strādā ar sarežģītākiem kubitiem, kas pastāv mūsdienās. Mums faktiski ir ceļa karte, kas ļauj mums pāriet no dažiem kubitiem līdz dažiem tūkstošiem kubitu, saka Holmdāls.

Saistīts stāsts

Lasiet Tālāk Vai novecojošas korporācijas piedzīvojumi fundamentālās fizikas pētījumos var atvērt jaunu neiedomājami jaudīgu datoru ēru?

Microsoft savā Redmondā, Vašingtonas štatā, ir arī pētniecības grupa, kas strādā pie tā, kā izmantot šos kubitus, kad tie kļūst pieejami. Viena no tās aktivitātēm ir izdomāt, cik daudz kubitu būtu nepieciešams, lai veiktu noderīgu darbu tādās jomās kā mašīnmācība vai ķīmijas simulācijas.

Grustas vadītāja Krysta Svore saka, ka viens nesenais rezultāts var samazināt šo skaitu gan Microsoft, gan tā konkurentiem. Viņas pētnieki izdomāja, kā samazināt kubitu skaitu, kas nepieciešams, lai veiktu būtisku darbību kvantu algoritmiem. Tas sola, ka jūs varētu ātrāk palaist lielus algoritmus, saka Svore.

Fakts, ka Microsoft atklāti publicē šādus rezultātus, palīdzot nozarei virzīties uz priekšu, ir viens no iemesliem, kāpēc Skots Āronsons, Teksasas Universitātes Ostinas profesors, atbalsta uzņēmuma projektu, lai gan viņš nav pārliecināts, vai tas izdosies.

Microsoft uzņemas milzīgu azartspēli, saka Āronsons. Pastāv vismaz ticama cerība, ka topoloģiskā kvantu skaitļošana varētu pārvarēt supravadītāju [kubitu] un jonu slazdu kvantu skaitļošanu, kad tā vispār darbosies, taču tā ir arī taisnība, ka supravadīšana un jonu slazdi ir daudz priekšā.

Lūgts pateikt, kad, viņaprāt, Microsoft var izveidot savu pirmo topoloģisko kubitu, lai padarītu konkurenci patiešām interesantu, Holmdāls, kuram ir 52 gadi, sākotnēji iebilst. Bet viņš nevar pretoties vismaz tā samazināšanai. Es drīz būšu pensijā, viņš saka. Es domāju, ka tas būs pirms tam.

paslēpties