Microsoft ha publicado la culminación de 20 años de investigación en partículas subatómicas, conocidas como fermiones de Majorana, que su objetivo es utilizar para construir una computadora cuántica de un millón de quitos.
La investigación ha implicado el desarrollo de qubits topológicos, que Microsoft Research anticipó que ofrecería más qubits estables, lo que requiere menos corrección de errores. Un trabajo de investigación sobre la propiedad de estas partículas señala que los fermiones de Majorana tienen una peculiaridad matemática que sugiere que si los fermiones y los anti-fermiones son indistinguibles, pueden coexistir sin aniquilar entre sí.
https://www.youtube.com/watch?v=wshmygpqukq
En un video de YouTube que discute la investigación, el compañero técnico de Microsoft, Matthias Troyer, dijo: “La teoría de Majorana mostró que matemáticamente es posible tener una partícula que sea su propia antipartícula. Eso significa que puedes tomar dos de estas partículas y las unes, y podrían aniquilar y no queda nada. O puede tomar dos partículas y las unirá y tiene dos partículas “.
Esto ofrece una forma de correlacionar el estado de nada cuando el fermion y el anti-fermión se aniquilan entre sí como un “0” binario, y cuando ambos existen como un “1” binario.
El compañero técnico de Microsoft, Krysta Svore, dijo que Microsoft ha logrado diseñar un chip llamado Majorana 1 que puede medir la presencia de las partículas de Fermion de Majorana. “Majorana nos permite crear un qubit topológico”, dijo, donde el qubit es confiable, pequeño y controlable.
La naturaleza de las partículas de Majorana significa que ocultan información cuántica, lo que la hace más robusta, pero también más difícil de medir. Microsoft desarrolló un nuevo enfoque de medición que afirma que es tan preciso que puede detectar la diferencia entre mil millones y un mil millones y un electrones en un cable superconductor, que se utiliza para determinar el estado del qubit para el cálculo cuántico.
Según Svore, el enfoque que Microsoft ha tomado se aplica al problema de ruido que conduce a errores en los qubits, lo que resulta en computadoras cuánticas propensas a errores.
“Ahora que tenemos estos qubits topológicos, podemos construir una arquitectura cuántica completamente nueva, el núcleo topológico, que puede escalar a un millón de qubits topológicos en un pequeño chip”, dijo.
Svore dijo que cada átomo en este chip se coloca a propósito. “Está construido desde cero”, agregó. “Es completamente un nuevo estado de materia. Piense en nosotros como construyendo la imagen pintándole átomo por átomo “.
Los procesadores utilizados para alimentar las computadoras tradicionalmente usan electrones. “No usamos electrones para cómputo”, dijo Svore. “Usamos Majoranas”.
Majorana 1 es el nuevo chip cuántico de Microsoft que combina los qubits y la electrónica de control circundante. Junto con la lógica de control, el enfoque de Microsoft para la computación cuántica requiere un refrigerador de dilución que mantiene los qubits a temperaturas mucho más fríos que el espacio exterior. Microsoft también ha desarrollado una pila de software, que se necesita para permitir que las aplicaciones aprovechen la computación cuántica de Microsoft.
El dispositivo Majorana 1 se puede mantener en la palma de una mano y se ajusta perfectamente a una computadora cuántica que se puede implementar fácilmente dentro de los centros de datos de Azure. “La forma en que funciona el sistema que estamos construyendo es que tiene el acelerador cuántico”, dijo el vicepresidente de Microsoft, Zulfi Alam. “Tienes una máquina clásica que funciona con ella y la controla. Y luego tiene la aplicación que esencialmente va entre clásica y cuántica, dependiendo del problema que esté tratando de resolver “.
Una vez que se completan los cálculos, los resultados se vuelven a sintetizar en la máquina computacional clásica, donde aparece como una respuesta al problema.
Los investigadores de Microsoft confían en que el enfoque que han adoptado con Majorana 1 podrán escalar, que es algo que ha obstaculizado el progreso de la computación cuántica, debido a la naturaleza propensa a errores de escalar qubits lógicos. La arquitectura topológica qubit de Microsoft utiliza nanocables de aluminio unidos en forma de “H”. Cada H tiene cuatro Majoranas controlables que se combinan en un qubit. El HS también se puede conectar a través del chip.
“Es complejo porque tuvimos que mostrar un nuevo estado de materia para llegar allí, pero después de eso, es bastante simple”, dijo Svore. “Se mueve. Tienes esta arquitectura mucho más simple que promete un camino mucho más rápido a la escala ”.