Nový „topologický qubit“ společnosti Microsoft není založen na pevné, kapalné nebo plynné látce. Je to další fáze hmoty, o které si mnozí odborníci nemysleli, že existuje.
Každý, kdo prošel třídou přírodopisu ve třetí třídě, ví, že existují tři primární skupenství hmoty: pevná látka, kapalina a plyn.
Microsoft nyní říká, že vytvořil nový stav hmoty ve své snaze vytvořit výkonný stroj, nazývaný kvantový počítač, který by mohl urychlit vývoj všeho od baterií přes léky až po umělou inteligenci. Ve středu vědci ze společnosti Microsoft řekli, že vytvořili to, co je známé jako „topologický qubit“ založený na této nové fázi fyzické existence, kterou lze využít k řešení matematických, vědeckých a technologických problémů.
S tímto vývojem Microsoft zvyšuje podíl na tom, co má být další velkou technologickou soutěží, která přesahuje dnešní závody o umělou inteligenci. Vědci se od 80. let 20. století hnali za snem o kvantovém počítači – stroji, který by mohl využívat podivné a mimořádně silné chování subatomárních částic nebo velmi chladných objektů.
Tento neoficiální závod se vyhrotil v prosinci, kdy Google odhalil experimentální kvantový počítač, který potřeboval pouhých pět minut k dokončení výpočtu, který většina superpočítačů nedokázala dokončit za 10 septilionů let – déle, než je věk známého vesmíru.
Kvantová technologie Microsoftu by mohla přeskočit metody vyvíjené v Googlu. V rámci svého výzkumu společnost vybudovala několik topologických qubitů uvnitř nového druhu počítačového čipu, který kombinuje silné stránky polovodičů, které pohánějí klasické počítače, se supravodičem, který se obvykle používá k sestavení kvantového počítače.
Když je takový čip ochlazen na extrémně nízké teploty, chová se neobvyklým a výkonným způsobem, o kterém Microsoft věří, že mu umožní řešit technologické, matematické a vědecké problémy, které klasické stroje nikdy nedokázaly. Tato technologie není tak nestálá jako jiné kvantové technologie, uvedla společnost, což usnadňuje využití její síly.
Někteří pochybují, zda Microsoft dosáhl tohoto milníku, a mnoho předních akademiků uvedlo, že kvantové počítače nebudou plně realizovány po desetiletí. Ale vědci Microsoftu řekli, že jejich metody jim pomohou dosáhnout cílové čáry dříve.
„Vnímáme to jako něco, co je vzdáleno roky, nikoli desetiletí,“ řekl Chetan Nayak, technický pracovník společnosti Microsoft, který vedl tým, který technologii vytvořil.
Technologie společnosti Microsoft, která byla podrobně popsána ve středeční výzkumné práci publikované ve vědeckém časopise Nature, dodává nový impuls závodu, který by mohl přetvořit technologické prostředí. Kromě urychlení pokroku v mnoha technologických a vědeckých oblastech by kvantový počítač mohl být dostatečně výkonný, aby prolomil šifrování, které chrání národní tajemství.
Jakýkoli pokrok má mít geopolitické důsledky. I když Spojené státy zkoumají kvantové výpočty primárně prostřednictvím korporací jako Microsoft a vlny start-upů, čínská vláda uvedla, že do technologie investuje 15,2 miliardy dolarů. Evropská unie vyčlenila 7,2 miliardy dolarů.
Kvantové výpočty, které staví na desetiletích výzkumu typu fyziky zvaného kvantová mechanika, jsou stále experimentální technologií. Ale po nedávných krocích Microsoftu, Googlu a dalších jsou vědci přesvědčeni, že technologie nakonec dostojí svému slibu.
„Kvantové výpočty jsou vzrušující vyhlídkou pro fyziku i pro svět,“ řekl Frank Wilczek, teoretický fyzik z Massachusetts Institute of Technology.
Chcete-li porozumět kvantovým počítačům
Chcete-li porozumět kvantovým počítačům, pomůže vám vědět, jak funguje tradiční počítač, smartphone, notebook nebo stolní počítač se spoléhá na malé čipy vyrobené z polovodičů, což jsou materiály, které vedou elektřinu v některých, ale ne ve všech situacích. Tyto čipy ukládají a zpracovávají čísla, sčítají je, násobí a tak dále. Tyto výpočty provádějí manipulací s „kousky“ informací. Každý bit obsahuje buď 1 nebo 0.
Kvantový počítač funguje jinak. Kvantový bit nebo qubit se spoléhá na zvláštní chování subatomárních částic nebo exotických materiálů ochlazených na extrémně nízké teploty.
Když je buď extrémně malý, nebo extrémně studený, jeden objekt se může chovat jako dva samostatné objekty současně. Využitím tohoto chování mohou vědci sestavit qubit, který obsahuje kombinaci 1 a 0. To znamená, že dva qubity mohou obsahovat čtyři hodnoty najednou. A jak počet qubitů roste, kvantový počítač se stává exponenciálně výkonnějším.
Společnosti používají k výrobě těchto strojů různé techniky. Ve Spojených státech většina, včetně Googlu, staví qubity pomocí supravodičů, což jsou materiály, které vedou elektřinu, aniž by ztratily energii, kterou přenášejí. Vytvářejí tyto supravodiče chlazením kovů na extrémně nízké teploty.
Microsoft vsadil na přístup, který volí jen málokdo: kombinování polovodičů se supravodičem. Základní princip — spolu s názvem topological qubit — poprvé navrhl v roce 1997 Alexej Kitaev, rusko-americký fyzik.
Společnost začala pracovat na tomto neobvyklém projektu na počátku roku 2000, kdy si mnoho výzkumníků nemyslelo, že by taková technologie byla možná. Jde o nejdéle trvající výzkumný projekt Microsoftu.
"To je něco, na co vsadili všichni tři C.E.O. této společnosti," řekl v rozhovoru Satya Nadella, generální ředitel Microsoftu. (Předchozí C.E.O.s společnosti byli Bill Gates, zakladatel, a Steve Ballmer, který vedl Microsoft na počátku 2000s.)
Společnost nyní vytvořila jediné zařízení, které je částečně arsenid india (typ polovodiče) a částečně hliník (supravodič při nízkých teplotách). Když se ochladí na asi 400 stupňů pod nulou, projevuje se jakési chování z jiného světa, které by mohlo umožnit existenci kvantových počítačů.
Philip Kim, profesor fyziky na Harvardu, řekl, že nový výtvor Microsoftu byl významný, protože topologické qubity by mohly urychlit vývoj kvantových počítačů. „Pokud vše klapne, výzkum Microsoftu by mohl být revoluční,“ řekl.
Ale Jason Alicea, profesor teoretické fyziky na California Institute of Technology, zpochybnil, zda společnost skutečně postavila topologický qubit, a řekl, že chování kvantových systémů je často těžké prokázat.
"Topologický qubit je v zásadě možný a lidé souhlasí, že je to hodnotný cíl," řekla Dr. Alicea. "Musíte si však ověřit, že se zařízení chová všemi magickými způsoby, které by podle teorie měly; jinak se může realita ukázat jako méně růžová pro kvantové výpočty. Naštěstí je nyní Microsoft připraven to zkusit.“
Microsoft uvedl, že postavil pouze osm topologických qubitů a že zatím nebyly schopny provádět výpočty, které by změnily povahu výpočetní techniky, ale výzkumníci společnosti to vidí jako krok k vybudování něčeho mnohem silnějšího.
Prozatím tato technologie stále dělá příliš mnoho chyb na to, aby byla skutečně užitečná, ačkoli vědci vyvíjejí způsoby, jak chyby omezit.
Minulý rok Google ukázal, že když zvýšil počet qubitů, mohl exponenciálně snížit počet chyb pomocí složitých matematických technik.
Oprava chyb bude méně složitá a efektivnější, pokud Microsoft dokáže zdokonalit své topologické qubity, uvedlo mnoho vědců.
Zatímco qubit může obsahovat více hodnot současně, je zatížen inherentním problémem. Když se výzkumníci pokusí přečíst informace uložené v qubitu, „dekoheruje“ a zhroutí se do klasického bitu, který má pouze jednu hodnotu: 1 nebo 0.
To znamená, že pokud se někdo pokusí přečíst qubit, ztratí svou základní sílu. Vědci tedy potřebují překonat zásadní problém: Jak sestrojíte počítač, který se nerozbije, kdykoli jej použijete?
Metody opravy chyb společnosti Google představují způsob, jak tento problém vyřešit. Microsoft věří, že dokáže problém vyřešit rychleji, protože topologické qubity se chovají odlišně a je teoreticky méně pravděpodobné, že se zhroutí, když někdo čte informace, které ukládají.
"Je to opravdu dobrý qubit," řekl Dr. Nayak.
Pro InvestSocial.com přeložil Prokop Krčma.
Zdroj: nytimes.com
Každý, kdo prošel třídou přírodopisu ve třetí třídě, ví, že existují tři primární skupenství hmoty: pevná látka, kapalina a plyn.
Microsoft nyní říká, že vytvořil nový stav hmoty ve své snaze vytvořit výkonný stroj, nazývaný kvantový počítač, který by mohl urychlit vývoj všeho od baterií přes léky až po umělou inteligenci. Ve středu vědci ze společnosti Microsoft řekli, že vytvořili to, co je známé jako „topologický qubit“ založený na této nové fázi fyzické existence, kterou lze využít k řešení matematických, vědeckých a technologických problémů.
S tímto vývojem Microsoft zvyšuje podíl na tom, co má být další velkou technologickou soutěží, která přesahuje dnešní závody o umělou inteligenci. Vědci se od 80. let 20. století hnali za snem o kvantovém počítači – stroji, který by mohl využívat podivné a mimořádně silné chování subatomárních částic nebo velmi chladných objektů.
Tento neoficiální závod se vyhrotil v prosinci, kdy Google odhalil experimentální kvantový počítač, který potřeboval pouhých pět minut k dokončení výpočtu, který většina superpočítačů nedokázala dokončit za 10 septilionů let – déle, než je věk známého vesmíru.
Kvantová technologie Microsoftu by mohla přeskočit metody vyvíjené v Googlu. V rámci svého výzkumu společnost vybudovala několik topologických qubitů uvnitř nového druhu počítačového čipu, který kombinuje silné stránky polovodičů, které pohánějí klasické počítače, se supravodičem, který se obvykle používá k sestavení kvantového počítače.
Když je takový čip ochlazen na extrémně nízké teploty, chová se neobvyklým a výkonným způsobem, o kterém Microsoft věří, že mu umožní řešit technologické, matematické a vědecké problémy, které klasické stroje nikdy nedokázaly. Tato technologie není tak nestálá jako jiné kvantové technologie, uvedla společnost, což usnadňuje využití její síly.
Někteří pochybují, zda Microsoft dosáhl tohoto milníku, a mnoho předních akademiků uvedlo, že kvantové počítače nebudou plně realizovány po desetiletí. Ale vědci Microsoftu řekli, že jejich metody jim pomohou dosáhnout cílové čáry dříve.
„Vnímáme to jako něco, co je vzdáleno roky, nikoli desetiletí,“ řekl Chetan Nayak, technický pracovník společnosti Microsoft, který vedl tým, který technologii vytvořil.
Technologie společnosti Microsoft, která byla podrobně popsána ve středeční výzkumné práci publikované ve vědeckém časopise Nature, dodává nový impuls závodu, který by mohl přetvořit technologické prostředí. Kromě urychlení pokroku v mnoha technologických a vědeckých oblastech by kvantový počítač mohl být dostatečně výkonný, aby prolomil šifrování, které chrání národní tajemství.
Jakýkoli pokrok má mít geopolitické důsledky. I když Spojené státy zkoumají kvantové výpočty primárně prostřednictvím korporací jako Microsoft a vlny start-upů, čínská vláda uvedla, že do technologie investuje 15,2 miliardy dolarů. Evropská unie vyčlenila 7,2 miliardy dolarů.
Kvantové výpočty, které staví na desetiletích výzkumu typu fyziky zvaného kvantová mechanika, jsou stále experimentální technologií. Ale po nedávných krocích Microsoftu, Googlu a dalších jsou vědci přesvědčeni, že technologie nakonec dostojí svému slibu.
„Kvantové výpočty jsou vzrušující vyhlídkou pro fyziku i pro svět,“ řekl Frank Wilczek, teoretický fyzik z Massachusetts Institute of Technology.
Chcete-li porozumět kvantovým počítačům
Chcete-li porozumět kvantovým počítačům, pomůže vám vědět, jak funguje tradiční počítač, smartphone, notebook nebo stolní počítač se spoléhá na malé čipy vyrobené z polovodičů, což jsou materiály, které vedou elektřinu v některých, ale ne ve všech situacích. Tyto čipy ukládají a zpracovávají čísla, sčítají je, násobí a tak dále. Tyto výpočty provádějí manipulací s „kousky“ informací. Každý bit obsahuje buď 1 nebo 0.
Kvantový počítač funguje jinak. Kvantový bit nebo qubit se spoléhá na zvláštní chování subatomárních částic nebo exotických materiálů ochlazených na extrémně nízké teploty.
Když je buď extrémně malý, nebo extrémně studený, jeden objekt se může chovat jako dva samostatné objekty současně. Využitím tohoto chování mohou vědci sestavit qubit, který obsahuje kombinaci 1 a 0. To znamená, že dva qubity mohou obsahovat čtyři hodnoty najednou. A jak počet qubitů roste, kvantový počítač se stává exponenciálně výkonnějším.
Společnosti používají k výrobě těchto strojů různé techniky. Ve Spojených státech většina, včetně Googlu, staví qubity pomocí supravodičů, což jsou materiály, které vedou elektřinu, aniž by ztratily energii, kterou přenášejí. Vytvářejí tyto supravodiče chlazením kovů na extrémně nízké teploty.
Microsoft vsadil na přístup, který volí jen málokdo: kombinování polovodičů se supravodičem. Základní princip — spolu s názvem topological qubit — poprvé navrhl v roce 1997 Alexej Kitaev, rusko-americký fyzik.
Společnost začala pracovat na tomto neobvyklém projektu na počátku roku 2000, kdy si mnoho výzkumníků nemyslelo, že by taková technologie byla možná. Jde o nejdéle trvající výzkumný projekt Microsoftu.
"To je něco, na co vsadili všichni tři C.E.O. této společnosti," řekl v rozhovoru Satya Nadella, generální ředitel Microsoftu. (Předchozí C.E.O.s společnosti byli Bill Gates, zakladatel, a Steve Ballmer, který vedl Microsoft na počátku 2000s.)
Společnost nyní vytvořila jediné zařízení, které je částečně arsenid india (typ polovodiče) a částečně hliník (supravodič při nízkých teplotách). Když se ochladí na asi 400 stupňů pod nulou, projevuje se jakési chování z jiného světa, které by mohlo umožnit existenci kvantových počítačů.
Philip Kim, profesor fyziky na Harvardu, řekl, že nový výtvor Microsoftu byl významný, protože topologické qubity by mohly urychlit vývoj kvantových počítačů. „Pokud vše klapne, výzkum Microsoftu by mohl být revoluční,“ řekl.
Ale Jason Alicea, profesor teoretické fyziky na California Institute of Technology, zpochybnil, zda společnost skutečně postavila topologický qubit, a řekl, že chování kvantových systémů je často těžké prokázat.
"Topologický qubit je v zásadě možný a lidé souhlasí, že je to hodnotný cíl," řekla Dr. Alicea. "Musíte si však ověřit, že se zařízení chová všemi magickými způsoby, které by podle teorie měly; jinak se může realita ukázat jako méně růžová pro kvantové výpočty. Naštěstí je nyní Microsoft připraven to zkusit.“
Microsoft uvedl, že postavil pouze osm topologických qubitů a že zatím nebyly schopny provádět výpočty, které by změnily povahu výpočetní techniky, ale výzkumníci společnosti to vidí jako krok k vybudování něčeho mnohem silnějšího.
Prozatím tato technologie stále dělá příliš mnoho chyb na to, aby byla skutečně užitečná, ačkoli vědci vyvíjejí způsoby, jak chyby omezit.
Minulý rok Google ukázal, že když zvýšil počet qubitů, mohl exponenciálně snížit počet chyb pomocí složitých matematických technik.
Oprava chyb bude méně složitá a efektivnější, pokud Microsoft dokáže zdokonalit své topologické qubity, uvedlo mnoho vědců.
Zatímco qubit může obsahovat více hodnot současně, je zatížen inherentním problémem. Když se výzkumníci pokusí přečíst informace uložené v qubitu, „dekoheruje“ a zhroutí se do klasického bitu, který má pouze jednu hodnotu: 1 nebo 0.
To znamená, že pokud se někdo pokusí přečíst qubit, ztratí svou základní sílu. Vědci tedy potřebují překonat zásadní problém: Jak sestrojíte počítač, který se nerozbije, kdykoli jej použijete?
Metody opravy chyb společnosti Google představují způsob, jak tento problém vyřešit. Microsoft věří, že dokáže problém vyřešit rychleji, protože topologické qubity se chovají odlišně a je teoreticky méně pravděpodobné, že se zhroutí, když někdo čte informace, které ukládají.
"Je to opravdu dobrý qubit," řekl Dr. Nayak.
Pro InvestSocial.com přeložil Prokop Krčma.
Zdroj: nytimes.com