מיקרוסופט הכריזה על פריצת דרך משמעותית בתחום המחשוב הקוונטי

מיקרוסופט הכריזה אמש (ד') על מעבד קוונטי חדש, שאמור לספק פריצת דרך משמעותית בתחום המחשוב הקוונטי. המעבד, שנקרא Majorana 1, יכול, באופן פוטנציאלי, להכיל עד מיליון קיוביטים בבת אחת. ההפתעה הגדולה היא שהאריזה של המעבד לא גדולה בהרבה, אם בכלל, מגודלם של המעבדים הרגילים שנמצאים כיום במחשבים אישיים ובשרתים.

הדבר הכי חשוב במעבד החדש, שלפי מיקרוסופט הוא תוצר של יותר מ-17 שנות מחקר, הוא היציבות של הקיובטים. מי שעוסק בתחום מכיר את הבעיה העיקרית שלו, והיא הצורך לשמור על "סביבה שקטה" לחלוטין, כדי שיהיה ניתן לנצל את הקיוביטים, שגם כך סובלים מחוסר יציבות, ברמה גבוהה ומספקת. הסיבה היא שמדובר ביחידות מידע שמאוד רגישות לרעשים. רעשים אלה גורמים ליצירת שגיאות שיכולות להוביל, בסופו של דבר, לאובדן נתונים.

העבודה העיקרית של הצוות במיקרוסופט שפיתח את Majorana 1 הייתה ליצור חומר וארכיטקטורה חדשים שיאפשרו לבנות את המעבד הזה. זה אומר שמעבד זה לא מיוצר על משטח סיליקון, כמו מעבדי המחשוב הנוכחיים. לפי מיקרוסופט, יש כאן מצב חומרים חדש – מצב טופולוגי, שהוא לא מוצק, לא נוזל ולא גז. המעבדים הקוונטיים שמציעות כיום חברות אחרות בשוק עדיין מבוססים על חומרים שניתן להגדירם כמוליכים למחצה.

חלקיקי מיורנה

יצוין שהארכיטקטורה החדשה לא משתמשת באלקטרונים, אלא בחומר שמכונה חלקיקי מיורנה. בזכות התכונות המולדות שלהם, החלקיקים הללו עוזרים להגן על נתונים מפני רעש סביבתי, תוך שמירה על המצבים הקוונטיים העדינים ללא פגיעה.

חלקיקים אלה נקראים על שמו של הפיזיקאי האיטלקי אטורה מיורנה. מיורנה היה פיזיקאי תאורטי, שעסק בעיקר במה שמכונה מסת הנייטרינו – חלקיקים יסודיים שאינם מגיבים לשדות אלקטרומגנטיים, מכיוון שאין להם מטען חשמלי. הוא פרסם את המחקרים שלו ב-1937, שנה לפני שהחליט להיעלם מהשטח. התיאוריה שלו היוותה את הבסיס למה שמכנים כעת במיקרוסופט "מוליך העל הראשון אי פעם", שיכול לשלוט ביציבות של הקיוביטים ולספק תוצאות טובות יותר.

לפי החברה, מעבד יחיד שכזה – עם מיליון קיוביטים, כאמור – יכול לבצע הדמיות מדויקות מתמיד ולהוביל לפריצות דרך בתחומי הרפואה, במדעי החומר ובעוד תחומים מתקדמים – מה שבעצם רוצים להשיג בתחום המחשוב הקוונטי.

"תוכנית המחקר הארוכה ביותר במיקרוסופט"

זולפי עלאם, סגן נשיא תאגידי למחשוב קוונטי במיקרוסופט, אמר כי "עבדנו על התוכנית הזו ב-17 השנים האחרונות. זו תוכנית המחקר הארוכה ביותר בחברה. אחרי 17 שנים, אנחנו מציגים תוצאות שהן לא רק מדהימות, הן אמיתיות. הן יגדירו מחדש, באופן מהותי, כיצד יתרחש השלב הבא של המסע הקוונטי".

חברו לפרויקט, צ'טן נאיאק, עמית טכני במיקרוסופט, סיפר כי "לקחנו צעד אחורה ואמרנו: 'בסדר, בואו נמציא את הטרנזיסטור לעידן הקוונטי. אילו מאפיינים צריך שיהיו לו?' זה באמת איך שהגענו לכאן – אלה השילוב המסוים, האיכות והפרטים החשובים בערמת החומרים החדשה שלנו, שאפשרו סוג חדש של קיוביט ובסופו של דבר, את כל הארכיטקטורה שלנו. הדרך שלנו למחשוב קוונטי שימושי ברורה. הטכנולוגיה הבסיסית מוכחת, ואנחנו מאמינים שהארכיטקטורה שלנו ניתנת להרחבה".

במקביל להכרזה הודיעה DARPA, הסוכנות לפרויקטי מחקר מתקדמים לצורכי ביטחון בארצות הברית, כי היא בחרה במיקרוסופט כאחת מהחברות שתתקדם לשלב הבא לייצור מה שמכונה Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing. מיקרוסופט תבנה מחשב שמבוסס על המעבד החדש, ולפי החברה זה ייקח לה כמה שנים – ולא עשרות שנים.

זהו המקום לציין שכבר לפי יותר מעשור, חוקרים מהמחלקה לפיזיקה באוניברסיטת בן גוריון, בשיתוף עם חוקרים מאוניברסיטת סארי הבריטית, הוכיחו שהשימוש בחלקיקי מיורנה יאפשר לשמור מידע באופן משופר ויעיל יותר במחשוב קוונטי. כפי שמתברר, במיקרוסופט עבדו על כך במקביל.