Kvantové počítače sú často považované za technológiu vzdialenej budúcnosti. Microsoft však tvrdí, že má ambíciu a aj reálnu šancu to zmeniť. Spoločnosť predstavila nový čip s názvom Majorana 1, ktorý je založený na topologickom supravodiči – novom materiáli, ktorý by mohol mať pre kvantové počítanie rovnaký význam, ako mal polovodič pre klasickú výpočtovú techniku.
Podľa Microsoftu je tento prelom taký zásadný, že vznik prvých kvantových počítačov schopných riešiť reálne priemyselné problémy môže byť otázkou niekoľkých rokov, nie dekád. Ak by sa táto predpoveď naplnila, mohlo by to znamenať zásadný posun v oblastiach ako farmaceutika, materiálová veda či kryptografia.
Prečo sú kvantové počítače taký prelomový koncept?
Súčasné počítače spracovávajú informácie pomocou bitov, ktoré môžu nadobúdať hodnoty 0 alebo 1. Kvantové počítače však používajú kvantové bity (qubity), ktoré vďaka zákonom kvantovej mechaniky môžu existovať v superpozícii oboch stavov súčasne. Táto vlastnosť im umožňuje vykonávať určité výpočty exponenciálne rýchlejšie než dnešné superpočítače. Tento prístup by mohol zásadne zmeniť množstvo priemyselných odvetví. Kvantové počítače môžu pomôcť objaviť nové lieky, vylepšiť batérie alebo rýchlo rozlúsknuť šifrovacie kódy, ktoré sú dnes považované za neprelomiteľné.
Napriek týmto sľubným možnostiam však existuje zásadný problém – kvantové bity sú nestabilné a náchylné na chyby. Na dosiahnutie spoľahlivých výpočtov je preto potrebné implementovať rôzne techniky opravovania chýb, čo obvykle vyžaduje veľké množstvo ďalších qubitov.
Microsoft stavil na topologické qubity
Na rozdiel od svojich konkurentov, ktorí používajú napríklad ióny zachytené v elektrických poliach alebo supravodivé prúdy, Microsoft stavil na topologické qubity založené na Majorana časticiach. Tieto častice, prvýkrát teoreticky popísané už v roku 1937 fyzikom Ettorem Majoranom, sú unikátne tým, že sú sami sebe antičasticami. Microsoft ich vytvoril v materiáli známom ako topologický supravodič – stavebný prvok ich nového čipu Majorana 1.
Topologické qubity majú oproti tradičným riešeniam niekoľko výhod. Sú odolnejšie voči vonkajším rušívým vplyvom vďaka čomu sú stabilnejšie. Takisto vyžadujú menej opravných mechanizmov, čo znamená, že na vybudovanie výkonného kvantového počítača postačí aj menej fyzických qubitov.
Podľa Microsoftu sa im podarilo umiestniť osem topologických qubitov na nový čip – zatiaľ oveľa menej než u konkurenčných riešení od Google či IBM, no spoločnosť tvrdí, že jej technológia umožní škálovanie až na milión qubitov.
Je Microsoft skutočne pred konkurenciou?
Nie všetci odborníci sú zatiaľ presvedčení, že Microsoft dosiahol zásadný prelom. Kvantový fyzik Travis Humble z Oak Ridge National Laboratory v USA pripomenul, že aj keď Microsoft môže vďaka novému čipu rýchlejšie vyrábať prototypy, stále zostáva mnoho výziev na ceste k prakticky využiteľným kvantovým počítačom. Podobne opatrne sa pre BBC vyjadril aj profesor Paul Stevenson z Univerzity v Surrey: „Je to významný krok, ale kým neuvidíme ďalšie výsledky, treba byť skôr opatrne optimistický než nadšene presvedčený.“
Microsoft plánuje ďalej škálovať počet qubitov a pracovať na vylepšení svojho topologického prístupu. Zároveň je pravdepodobné, že akademická komunita bude pozorne sledovať, či sa podarí preukázať výhody tejto novej generácie qubitov v reálnych podmienkach. Ak sa Majorana 1 a jeho nástupcovia ukážu ako funkčné a spoľahlivé, Microsoft by mohol preskočiť Google, IBM a ďalších konkurentov v pretekoch o prvý skutočne užitočný kvantový počítač.