Microsoft показала квантовый чип Majorana 2: алюминиевый сверхпроводник заменён на свинец
Новые кубиты, по заявлению компании, в тысячу раз надёжнее предыдущего поколения, а среднее время жизни выросло до 20 секунд
Дорожную карту к практичному квантовому компьютеру сократили вдвое — цель теперь 2029 год
В разработке участвовал агентный ИИ Microsoft Discovery, ставший общедоступным на этой неделе
На конференции для разработчиков Build в Сан-Франциско Microsoft представила квантовый вычислительный чип нового поколения — Majorana 2. По словам компании, чип спроектирован с помощью фирменного агентного ИИ Microsoft Discovery, а смена набора материалов позволила ускорить путь к практичному рабочему квантовому компьютеру. При этом нынешний анонс — это история не столько о том, что чип умеет, сколько о том, как именно его создавали.
Источник изображения — Microsoft
Что изменилось в материалах
В блоге компании Четан Наяк, технический сотрудник и корпоративный вице-президент по квантовому оборудованию, пояснил суть переработки: команда улучшила материальный стек Majorana 1, чтобы получить более стабильную топологическую фазу. В Majorana 2 алюминиевый сверхпроводник из первой версии заменён на свинец, а активная область полупроводника обновлена до сочетания арсенида индия и антимонида арсенида индия. По словам Наяка, именно эта смена материалов дала «значительный прирост производительности».
Выбор свинца не случаен: этот металл широко применяют для защиты людей и оборудования от излучения в больницах и на производстве. В квантовом компьютере свинцовый сверхпроводник помогает экранировать хрупкие кубиты от «космических возмущений», способных вывести их из стабильного состояния. Наяк отметил, что переход на свинец оказался крупной перестройкой и потребовал годы на то, чтобы обойти сопутствующие компромиссы, — но в итоге заметно повысил качество устройства.
Заявленный прирост надёжности
Кубиты — это единицы информации в квантовых вычислениях. Microsoft утверждает, что кубиты Majorana 2 примерно в 1000 раз надёжнее предыдущего поколения и удерживают квантовое состояние существенно дольше: среднее время жизни составляет около 20 секунд, а отдельные кубиты держались до минуты. Для сравнения: во многих квантовых системах время жизни кубита измеряется микросекундами, поэтому разрыв, если цифры подтвердятся, выглядит драматичным. Технически речь идёт о так называемом времени жизни чётности (parity lifetime) — именно эту метрику компания приводит как показатель более чем тысячекратного роста стабильности.
«Опираясь на этот быстрый прогресс, мы ускоряем дорожную карту к масштабируемому практичному квантовому компьютеру: сроки сокращены вдвое, и теперь мы нацелены достичь цели к 2029 году», — написал Наяк. По его словам, это станет важной вехой на пути к отказоустойчивому квантовому компьютеру, способному решать задачи планетарного масштаба.
Роль агентного ИИ Discovery
На Build Microsoft объявила о выходе в общий доступ агентного ИИ Microsoft Discovery и локального приложения, которыми команда пользовалась при производстве новых чипов. Платформа предназначена для построения ИИ-процессов в науке и инженерии: по словам компании, агенты применялись для управления рабочими процессами, автоматизации измерений, оптимизации изготовления, выявления дефектов и генерации новых гипотез.
«Агентный ИИ проник почти во всё, что мы делаем, — это стало естественной частью нашего рабочего процесса», — отметил Наяк. Зульфи Алам, корпоративный вице-президент Microsoft по квантовым технологиям, назвал автоматизацию измерений с помощью агентного ИИ «переломным моментом». При этом сама линия материаловедческих исследований началась задолго до появления агентного ИИ, а Discovery подключили в первую очередь к управлению производством устройства.
Почему учёные сохраняют скепсис
Предыдущий чип, Majorana 1, опирался на топологический сверхпроводник — особый класс материалов, формирующий новое состояние материи, удобное для устойчивых квантовых вычислений. Однако вокруг этих работ давно идут споры. Ещё в 2018 году группа исследователей, связанных с Microsoft, опубликовала в Nature громкую статью о квантованной проводимости майорановских мод; в 2021 году статью отозвали после того, как независимые специалисты указали на проблемы с обработкой данных. Этот случай поднял планку доказательности для всех последующих заявлений в области.
Скепсис сохраняется и сейчас. Рецензенты Nature при публикации работы по Majorana 1 прямо отмечали, что приведённые измерения сами по себе не доказывают топологическую природу наблюдаемых состояний. Часть физиков сомневается и в так называемом «протоколе топологической щели», на который опирается компания. Само по себе длинное время удержания состояния не подтверждает, что за ним стоит именно топологический механизм, о котором заявляет Microsoft. Как пока отреагирует научное сообщество на новый чип, неизвестно — полный технический документ компания опубликовала в виде PDF.
Стоит держать в голове и более широкую картину: коммерчески пригодного квантового компьютера за более чем сорок лет исследований так и не появилось, а над задачей параллельно работают IBM, Google и другие игроки, делающие ставку на иные архитектуры кубитов. Microsoft остаётся практически единственным крупным коммерческим участником, который публикует рецензируемые заявления именно по топологической схеме, — что делает дискуссию вокруг каждого её анонса особенно острой.
