Jis sukūrė „Xbox“ – ar jis gali pagaminti „Microsoft“ produktą iš kvantinės kompiuterijos?

„Microsoft“ vadovas Toddas Holmdahlas anksčiau vadovavo komandoms, kurios išrado pelningus naujus kompiuterinės įrangos produktus. Paskutinis jo projektas yra pirmasis, turintis galimybę gauti Nobelio fizikos premiją ir gauti naujų pajamų, jei pavyks.

Holmdahlas anksčiau prižiūrėjo „Xbox“ ir „Xbox360“ konsolių techninės įrangos dizainą, kuris kasmet „Microsoft“ atneša milijardus. Praėjusių metų pabaigoje jis buvo paskirtas besiplečiančios matematikų, fizikų ir inžinierių grupės, bandančios įtraukti galingus kvantinės fizikos pagrindu veikiančius kompiuterius į Microsoft debesų kompiuterijos paslaugų meniu, lyderiu. Holmdahlas kalba apie kvantinį skaičiavimą taip, kaip technologijų vadovas apie naują verslo sritį, o ne apie spekuliacinį fizikos ar MTEP projektą.

Aš asmeniškai esu konkurencingas, o visa mano istorija yra produktų gamyba, sako jis. Mes matome komercinį produktą.

Greitai pažvelgus į konkuruojančius kvantinės skaičiavimo projektus, toks pokalbis stebina. „Google“, IBM ir net kai kurios naujos įmonės jau pademonstravo aparatinės įrangos prototipą, galintį tvarkyti duomenis (žr. 10 proveržio technologijų: praktinis kvantinis skaičiavimas). „Microsoft“ dar nėra arti.

Holmdahlio įgula siekia kitokio požiūrio į kvantinę aparatūrą, pagrįstą manipuliavimu subatomine dalele, vadinama Majoranos fermionu, kurią fizikų bendruomenė nėra 100 procentų įsitikinusi, kad ji kada nors buvo pastebėta. Jis pavadintas žmogaus, kuris numatė jo egzistavimą, italų fiziko Ettore'o Majoranos vardu, kuris 1938 m. ištuštino savo banko sąskaitą, sugavo keltą ir dingo be žinios.

Kol „Google“ ir IBM kuria kitus savo prototipus, „Microsoft“ fizikai bando sukurti pirmąjį įrenginį, galintį galutinai atskirti ir užkoduoti vieną skaitmeninį duomenų bitą su numatoma Majorana dalele. Tačiau Holmdahlas prieštarauja teiginiui, kad tai reiškia, kad jo įmonė greičiausiai nebus pirmoji rinkoje. Manau, kad mes iš tikrųjų būsime, sako jis.

Toddas Holmdahlas su MSFT sutikimu

Smulki aparatinė įranga

Kvantiniai kompiuteriai yra sukurti iš įrenginių, vadinamų kubitais, kurie vaizduoja duomenis naudojant fiziką, matomą tik labai mažomis mastelėmis. Technologijų įmonės ir investuotojai į šią technologiją įtraukė milijonus, nes kvantiniu mastu dalelės ir informacija gali padaryti dalykus, kurių mūsų žmogaus dydžio realybėje visiškai neįmanoma. Tai reiškia, kad kai kurie skaičiavimai, kurie įprastu kompiuteriu užtruktų šimtmečius, gali būti atlikti per kelias sekundes kvantiniame kompiuteryje. „Google“ ir kiti tikisi panaudoti kvantinius kompiuterius mašininiam mokymuisi ir nuomoti juos chemijos ir medžiagų mokslo problemoms spręsti (žr. Chemists Are First in Line for Quantum Computing’s Benefits).

Akivaizdu, kad nors kubitus galima sukurti įvairiais būdais – pažangiausi yra pagrįsti superlaidžiomis metalo grandinėmis arba metalo jonais, plūduriuojančiais magnetiniuose laukuose – jie visi nepatikimi, nes kvantinės būsenos yra tokios subtilios. Šį mėnesį IBM paskelbė apie didžiausią lustą, kurį pagamino bendrovės, besivaržančios dėl bendros paskirties kvantinio kompiuterio – tik 17 kubitų lustą. Norint atlikti naudingą darbą, kvantiniam kompiuteriui greičiausiai reikės daugybės tūkstančių ar milijonų įrenginių.

„Microsoft“ projektas yra milžiniškas statymas dėl idėjos, kad kubitai, pagrįsti nepagaunamu Majorana fermionu, bus daug patikimesni, todėl juos bus lengviau sudėti į dideles kolekcijas, kurios gali atlikti naudingą darbą. Teorija, žinoma kaip topologinis kvantinis skaičiavimas, numato, kad duomenys, įrašyti į daleles įrenginiu, vadinamu topologiniu kubitu, bus atsparūs trikdžiams, kurie sunaikintų viską, kas saugoma įprasto kubito (žr. Microsoft Quantum Mechanics).

Kai tik galime rasti būdą realizuoti kubitus tokiu topologiniu būdu, žinome, kad jie gali palaikyti skaičiavimą, sako Xie Chen , CalTech teorinės fizikos docentas. Kyla klausimas, ar galime sukurti vieną kubitą? Šiuo metu, pasak jos, eksperimentiniai fizikai dažniausiai, bet nėra visiškai tikri, kad buvo pastebėtos reikiamos dalelės.

Didžiulis azartas

Kai Holmdahlas 2016 m. pabaigoje prisijungė prie „Microsoft“ projekto, du pagrindiniai eksperimentiniai fizikai bandė išsklaidyti šį netikrumą. Charlie Marcusas iš Kopenhagos universiteto (Danija) ir Leo Kouwenhovenas iš Delfto technologijos universiteto Nyderlanduose ir toliau dirbs savo universiteto laboratorijose, bet pritraukia „Microsoft“ inžinierių komandas ir naują įrangą, kad galėtų dirbti su įmonės kvantiniais ieškojimais.

Kouwenhovenas padarė keletą perspektyviausių Majoranos fermionų stebėjimo iki šiol kruopščiai suprojektuotų puslaidininkinių nanolaidų galuose. Jis ir kiti Microsoft fizikai dabar dirba su alternatyviomis struktūromis, kurios, jų nuomone, leis neabejotinai aptikti daleles ir jas manipuliuoti, ir taps pirmaisiais veikiančiais topologiniais kubitais. Užuot naudoję mažyčius laidus, jie remiasi augančiais plokščiais puslaidininkinės medžiagos lakštais.

Holmdahlas sako, kad šis metodas dera su nusistovėjusiomis elektronikos gamybos technologijomis, todėl kai (o ar taip turėtų būti, jei?) įmonė sukuria savo pirmąjį topologinį kubitą, jis gali greičiau pasiekti didelius įrenginius nei grupės, dirbančios su sudėtingesniais kubitais, kurie egzistuoja šiandien. Mes efektyviai turime planą, leidžiantį pereiti nuo kelių kubitų iki kelių tūkstančių kubitų, sako Holmdahlas.

Susijusi istorija

Skaitykite toliau Ar senstančios korporacijos nuotykiai atliekant fundamentinius fizikos tyrimus gali atverti naują neįsivaizduojamai galingų kompiuterių erą?

„Microsoft“ taip pat turi tyrimų grupę Redmondo mieste, Vašingtone, nagrinėjančią, kaip panaudoti tuos kubitus, kai jie bus prieinami. Viena iš jos veiklų yra išsiaiškinti, kiek kubitų reikėtų norint atlikti naudingą darbą tokiose srityse kaip mašininis mokymasis ar chemijos modeliavimas.

Grupei vadovaujanti Krysta Svore teigia, kad vienas neseniai gautas rezultatas gali sumažinti šį skaičių – tiek Microsoft, tiek jos konkurentams. Jos mokslininkai išsiaiškino, kaip sumažinti kubitų skaičių, reikalingą svarbiai operacijai atlikti iki kvantinių algoritmų. Žadama, kad galbūt greičiau paleisite didelius algoritmus, sako Svore.

Tai, kad „Microsoft“ viešai skelbia tokius rezultatus, padėdamas šiai sričiai tobulėti, yra viena iš priežasčių, kodėl Teksaso universiteto Ostine profesorius Scottas Aaronsonas palaiko bendrovės projektą, nors ir nėra tikras, ar jis pasiteisins.

„Microsoft“ imasi didžiulio lošimo, sako Aaronsonas. Yra bent jau tikėtina viltis, kad topologinis kvantinis skaičiavimas gali peršokti virš superlaidumo [kubitų] ir jonų gaudyklių kvantinių skaičiavimų, kai tik jis išvis veiks, tačiau tiesa ir tai, kad superlaidumas ir jonų gaudyklės yra gerokai į priekį.

Paprašytas pasakyti, kada, jo manymu, „Microsoft“ gali sukurti savo pirmąjį topologinį kubitą, kad konkursas būtų tikrai įdomus, 52 metų Holmdahlas iš pradžių nepritaria. Tačiau jis negali atsispirti bent jau susiaurinimui. Netrukus išeisiu į pensiją, sako jis. Manau, bus iki tol.

paslėpti