Jeder, der eine Wissenschaftsklasse in der dritten Klasse durchgesetzt hat, weiß, dass es drei Hauptzustände der Materie gibt: Feststoff, Flüssigkeit und Gas.
Microsoft Jetzt sagt es, dass es einen neuen Zustand der Materie geschaffen hat, um eine mächtige Maschine zu machen, genannt Quanten Computer, der die Entwicklung von Batterien über Medikamente bis hin zu künstlichen Intelligenz beschleunigen könnte.
Am Mittwoch sagten die Wissenschaftler von Microsoft, sie hätten eine sogenannte „topologische Qubit“ auf der Grundlage dieser neuen Phase der physischen Existenz aufgebaut, die zur Lösung mathematischer, wissenschaftlicher und technologischer Probleme genutzt werden könnte.
Mit der Entwicklung erhöht Microsoft den Einsatz bei dem nächsten großen technologischen Wettbewerb, der über die heutige Rasse um künstliche Intelligenz hinausgeht. Wissenschaftler haben seit den 1980er Jahren den Traum von einem Quantencomputer – einer Maschine, die das seltsame und überaus starke Verhalten subatomischer Teilchen oder sehr kalter Objekte ausnutzen könnte.
Der Push wurde im Dezember erhitzt, als Google einen experimentellen Quantencomputer enthüllte, der nur fünf Minuten benötigte, um eine Berechnung abzuschließen, die die meisten Supercomputer in 10 Septillionen Jahren nicht beenden konnten – länger als das Alter des bekannten Universums.
Die Quantum -Technologie von Microsoft könnte die in der Entwicklung von Google entwickelten Methoden überspringen. Im Rahmen seiner Forschung baute das Unternehmen mehrere topologische Qubits in einer neuen Art von Computerchip auf, die die Stärken der Halbleiter kombiniert, die klassische Computer mit den Supraleitern mit Strom versorgen, die normalerweise zum Bau eines Quantencomputers verwendet werden.
Wenn ein solcher Chip auf extrem niedrige Temperaturen abgekühlt wird, verhält er sich auf ungewöhnliche und leistungsstarke Weise, von denen Microsoft glaubt, dass er technologische, mathematische und wissenschaftliche Probleme lösen wird, die klassische Maschinen niemals konnten. Die Technologie ist nicht so volatil wie andere Quantentechnologien, so das Unternehmen erleichterte es, seine Leistung zu nutzen.
Einige stellen sich auf, ob Microsoft diesen Meilenstein erreicht hat, und viele führende Akademiker sagten, Quantencomputer würden jahrzehntelang nicht vollständig realisiert. Die Wissenschaftler von Microsoft sagten jedoch, dass ihre Methoden ihnen helfen würden, früher die Ziellinie zu erreichen.
„Wir sehen dies als etwas, das Jahre entfernt ist, nicht Jahrzehnte entfernt“, sagte Chetaner Nayakein Microsoft Technical Fellow, der das Team leitete, das die Technologie aufgebaut hat.
Die Technologie von Microsoft, die in einem am Mittwoch in The Science Journal veröffentlichten Forschungspapier beschrieben wurde, fügt einer Rasse neue Impuls hinzu, die die technologische Landschaft neu formen könnte. Neben der Beschleunigung der Fortschritte in vielen technologischen und wissenschaftlichen Bereichen könnte ein Quantencomputer leistungsstark genug sein, um die Verschlüsselung zu brechen, die nationale Geheimnisse schützt.
Alle Fortschritte sollen geopolitische Auswirkungen haben. Auch wenn die Vereinigten Staaten das Quantencomputer hauptsächlich durch Unternehmen wie Microsoft und eine Welle von Startups untersuchen, hat die chinesische Regierung angekündigt, 15,2 Milliarden US -Dollar in die Technologie zu investieren. Die Europäische Union hat 7,2 Milliarden US -Dollar begangen.
Wie funktioniert Quantam Computing?
Quantum Computing, das auf Jahrzehnten der Erforschung einer Art von Physik namens Quantenmechanik baut, ist immer noch eine experimentelle Technologie. Nach den jüngsten Fortschritten von Microsoft, Google und anderen sind Wissenschaftler zuversichtlich, dass die Technologie letztendlich ihrem Versprechen entsprechen wird.
„Quantum Computing ist eine spannende Aussicht für die Physik und für die Welt“, sagte Frank Wilczek, ein theoretischer Physiker am Massachusetts Institute of Technology.
Um das Quantencomputer zu verstehen, hilft es zu wissen, wie ein herkömmlicher Computer funktioniert. Ein Smartphone, ein Laptop oder ein Desktop -PC stützt sich auf winzige Chips aus Halbleitern, die Materialien sind, die in einigen, aber nicht in allen Situationen Strom leiten. Diese Chips speichern und verarbeiten Nummern, fügen sie hinzu, multiplizieren sie und so weiter. Sie führen diese Berechnungen durch, indem sie „Informationsbits“ manipulieren. Jedes Bit enthält entweder eine 1 oder eine 0.
Ein Quantencomputer arbeitet unterschiedlich. Ein Quantenbit oder ein Qubit beruht auf dem neugierigen Verhalten von subatomaren Partikeln oder exotischen Materialien, die auf extrem niedrige Temperaturen abgekühlt sind.
Wenn es entweder extrem klein oder extrem kalt ist, kann sich ein einzelnes Objekt gleichzeitig wie zwei separate Objekte verhalten. Durch die Nutzung dieses Verhaltens können Wissenschaftler ein Qubit erstellen, das eine Kombination von 1 und 0 enthält. Dies bedeutet, dass zwei Qubits vier Werte gleichzeitig halten können. Und wenn die Anzahl der Qubits wächst, wird ein Quantencomputer exponentiell leistungsfähiger.
Unternehmen verwenden eine Vielzahl von Techniken, um diese Maschinen zu bauen. In den Vereinigten Staaten bauen die meisten, einschließlich Google, Qubits mit Supraleitern bauen, bei denen es sich um Materialien handelt, die Strom leiten, ohne die Energie zu verlieren, die sie übertragen. Sie schaffen diese Supraleiter, indem sie Metalle auf extrem niedrige Temperaturen abkühlen.
Microsoft hat auf einen Ansatz gewettet, den nur wenige andere annehmen: Halbleiter mit Supraleitern kombinieren. Das Grundprinzip – zusammen mit dem topologischen Qubit – wurde 1997 von Alexei Kitaev, einem russischen amerikanischen Physiker, vorgeschlagen.
Das Unternehmen begann in den frühen 2000er Jahren an diesem ungewöhnlichen Projekt zu arbeiten, als viele Forscher nicht für möglich hielten. Es ist Microsofts am längsten laufendes Forschungsprojekt.
„Dies ist etwas, auf das alle drei CEOs dieses Unternehmens wetten“, sagte Satya Nadella, CEO von Microsoft, in einem Interview. (Die früheren CEOs des Unternehmens waren Bill Gates, ein Gründer und Steve Ballmerder Microsoft Anfang der 2000er Jahre leitete.)
Das Unternehmen hat nun ein einzelnes Gerät erstellt, das Teil Indiumarsenid (eine Art Halbleiter) und ein Teil Aluminium (ein Superkonferenz bei niedrigen Temperaturen) ist. Wenn es auf etwa 400 Grad unter Null abgekühlt wird, weist es eine Art jenseitiger Verhalten auf, das Quantencomputer ermöglichen könnte.
Fehler zu reduzieren ist die große Herausforderung
Philip Kim, Physikprofessor an der Harvard University, sagte, die neue Kreation von Microsoft sei von Bedeutung, da topologische Qubits die Entwicklung von Quantencomputern beschleunigen könnten. „Wenn alles funktioniert, könnte die Forschung von Microsoft revolutionär sein“, sagte er.
Jason Alicea, Professor für theoretische Physik am California Institute of Technology, stellte jedoch in Frage, ob das Unternehmen tatsächlich ein topologisches Qubit aufgebaut habe, und sagte, das Verhalten von Quantensystemen sei oft schwer zu beweisen.
„Ein topologisches Qubit ist im Prinzip möglich, und die Menschen sind sich einig, dass es ein lohnendes Ziel ist“, sagte Alicea. „Sie müssen jedoch überprüfen, ob sich ein Gerät auf alle magischen Weise verhält, die die Theorie vorhersagt. Andernfalls kann sich die Realität für Quantum Computing als weniger rosig herausstellen. Glücklicherweise ist Microsoft jetzt eingerichtet, um es zu versuchen.“