Microsoft quantum computing announcement
### Основные моменты
- Исследования показывают, что 19 февраля 2025 года Microsoft объявил о прорыве в квантовых вычислениях, связанном с топологическими кубитами и новым процессором Majorana 1, разработанным для систем с миллионами кубитов.
- Похоже, что это может привести к созданию практичных, устойчивых к ошибкам квантовых компьютеров в течение пяти лет, что потенциально изменит такие области, как химия и криптография.
- Некоторые физики проявляют скептицизм из-за ограниченного количества технических деталей, хотя первые отзывы в целом положительные.
### Обзор
Недавнее объявление Microsoft подчеркивает значительный шаг вперед в области квантовых вычислений, сосредоточив внимание на топологических кубитах, которые более стабильны и масштабируемы, чем традиционные кубиты. Это развитие может иметь далеко идущие последствия, но в научном сообществе продолжаются дебаты о его готовности и конкретных деталях.
### Объявление
19 февраля 2025 года Microsoft представил Majorana 1, квантовый процессор на основе топологических кубитов, который планируется масштабировать до миллиона кубитов. Топологические кубиты используют свойства, защищающие квантовую информацию от шума, что потенциально делает крупномасштабные квантовые компьютеры более осуществимыми.
### Потенциальное влияние
Этот прорыв может привести к созданию устойчивых к ошибкам квантовых компьютеров в течение пяти лет, решая сложные задачи в химии, материаловедении и криптографии, которые в настоящее время недоступны для классических компьютеров. Например, это может помочь в разработке новых лекарств или моделировании реакторов ядерного синтеза.
### Споры и скептицизм
Некоторые исследователи, такие как Стивен Саймон из Оксфордского университета, проявляют осторожность, отмечая, что в объявлении мало технических данных. Саймон, ознакомленный с результатами, сказал: «Поставил бы я свою жизнь на то, что они видят то, что думают? Нет, но выглядит это довольно неплохо», что отражает смесь оптимизма и сомнений.
### Примечание к обзору: Детальный анализ объявления Microsoft о квантовых вычислениях
Объявление Microsoft от 19 февраля 2025 года стало поворотным моментом в квантовых вычислениях, представив первые в мире топологические кубиты и квантовый процессор Majorana 1. Это развитие, подробно описанное в различных источниках, направлено на решение давних проблем масштабируемости и исправления ошибок, потенциально революционизируя множество научных областей. Ниже мы рассмотрим объявление, его последствия и окружающий его дискурс, обеспечивая всесторонний обзор как для технических специалистов, так и для широкой аудитории.
#### Предыстория и контекст
Квантовые вычисления остаются передовым направлением технологических инноваций, обещающим решать задачи, недоступные для классических компьютеров, такие как моделирование сложных молекулярных взаимодействий или оптимизация крупномасштабной логистики. Усилия Microsoft, начавшиеся почти два десятилетия назад, сосредоточены на преодолении хрупкости кубитов, которые подвержены ошибкам из-за внешнего шума. Введение топологических кубитов, использующих новое состояние материи — топологический сверхпроводник, — представляет собой значительный шаг к практичным, устойчивым к ошибкам системам.
#### Подробности объявления
Центральным элементом является Majorana 1, описанный как квантовый процессор (QPU), работающий на основе топологического ядра, разработанного для масштабирования до миллиона кубитов на одном чипе. Это скачок по сравнению с текущими системами, которые обычно обрабатывают несколько сотен кубитов. Топологические кубиты защищены на аппаратном уровне, компактны, быстры и управляются цифровым способом, согласно исследованиям, опубликованным в журнале [Nature](https://www.nature.com/articles/d41586-025-00527-z), и данным, представленным на встрече Station Q в Санта-Барбаре, Калифорния. Процессор использует Majorana zero modes — экзотические квазичастицы, действующие как половина электрона и их собственная античастица, хранящиеся в наноразмерных проводных структурах с четырьмя модами на кубит, охлаждаемых до экстремальных 50 милликельвинов (-273,15°C или -459,58°F).
Основные технические детали включают:
- **Структура кубита**: Каждый кубит состоит из двух наноразмерных проводов с четырьмя Majorana zero modes, хранящими квантовую информацию через «лишний» электрон, измеряемый неразрушающим способом в микросекундах с помощью квантовой точки.
- **Доказательство концепции**: Была продемонстрирована система с восемью кубитами, представленная в DARPA и являющаяся частью финальной фазы программы Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC).
- **Сроки**: Microsoft намерен создать устойчивый к ошибкам квантовый компьютер в течение пяти лет, что соответствует заявлению доктора Четана Наяка: «У нас будет устойчивый к ошибкам квантовый компьютер, настоящий устойчивый к ошибкам квантовый компьютер через годы, а не десятилетия», из [Forbes](https://www.forbes.com/sites/johnkoetsier/2025/02/19/massive-microsoft-quantum-computer-breakthrough-uses-new-state-of-matter/).
Разработка, занявшая 19,5 лет с 2005 года, включала более 160 исследователей, ученых и инженеров, что делает ее самой длительной программой исследований и разработок Microsoft. Это соответствует их видению необходимости как минимум 1000 квантовых компьютеров с миллионами кубитов, прокладывая путь к производству.
#### Потенциальные применения и влияние
Потенциальные применения обширны, используя квантовую механику для точного моделирования природных процессов. Например:
- **Химия**: Решение вопросов, почему материалы подвергаются коррозии или трескаются, что может привести к созданию самовосстанавливающихся материалов для мостов, деталей самолетов или экранов телефонов.
- **Материаловедение**: Открытие новых субстратов для батарей или катализаторов для разложения пластиков, что важно для борьбы с микропластиками и углеродным загрязнением.
- **Криптография**: Разработка постквантовых методов шифрования для защиты данных от будущих квантовых угроз.
Квантовый компьютер с миллионом кубитов, как ожидается, превзойдет все существующие классические компьютеры вместе взятые, открывая возможности для таких симуляций, как реакторы ядерного синтеза, которые могут революционизировать производство энергии.
#### Скептицизм и реакция научного сообщества
Несмотря на энтузиазм, скептицизм сохраняется. Статья в Nature подчеркивает, что пресс-релиз содержал мало технических деталей, что заставило некоторых исследователей усомниться в заявлениях. Стивен Саймон, теоретический физик из Оксфордского университета, ознакомленный с результатами, отметил: «Поставил бы я свою жизнь на то, что они видят то, что думают? Нет, но выглядит это довольно неплохо», отражая осторожный оптимизм. Этот скептицизм связан с необходимостью рецензируемых, подробных данных для подтверждения производительности и масштабируемости топологических кубитов, особенно учитывая сложность квантовой коррекции ошибок.
Раскрытие Microsoft избранным специалистам на встрече Station Q направлено на устранение этого, но научное сообщество ожидает дополнительных доказательств, особенно в условиях конкуренции со стороны таких компаний, как IQM Quantum Computers, нацеленных на квантовое преимущество к 2027 году для симуляций, оптимизации и машинного обучения, и Oxford Ionics, стремящихся к системам с 200 кубитами в течение двух лет, как указано в [Forbes о сроках конкурентов](https://www.forbes.com/sites/johnkoetsier/2024/11/25/3-quantum-computing-ceos-on-the-state-of-quantum-today/).
#### План развития и будущие шаги
Дорожная карта Microsoft, подробно описанная в их [блоге Azure Quantum](https://azure.microsoft.com/en-us/blog/quantum/2025/02/19/microsoft-unveils-majorana-1-the-worlds-first-quantum-processor-powered-by-topological-qubits/), включает масштабирование от одноqubitовых устройств до массивов, поддерживающих квантовую коррекцию ошибок, с пользовательскими кодами, уменьшающими накладные расходы в десять раз по сравнению с предыдущими достижениями. Они на пути к созданию устойчивого к ошибкам прототипа (FTP) в рамках программы DARPA US2QC, возможно, в течение нескольких лет, а не десятилетий, как часть их финальной фазы.
Это согласуется с их партнерствами, такими как с Quantinuum и Atom Computing, улучшающими надежность кубитов, как видно из предыдущих анонсов о 12 и 28 логических кубитах с высокой точностью, продвигая отрасль к устойчивым квантовым вычислениям, как обсуждалось в [The Quantum Insider](https://thequantuminsider.com/2025/01/03/how-microsoft-and-partners-are-shaping-the-future-of-quantum-computing/).
#### Сравнительный контекст
Объявление позиционирует Microsoft как конкурентоспособного игрока, с временными рамками, соответствующими отраслевым тенденциям. Например, Ян Гетц из IQM нацелен на квантовое преимущество к 2027 году, сосредоточившись на симуляциях, оптимизации и машинном обучении, в то время как доктор Крис Болланс из Oxford Ionics стремится поставить системы с 200 кубитами в руки клиентов в течение двух лет. Эти детали из [Forbes о сроках конкурентов](https://www.forbes.com/sites/johnkoetsier/2024/11/25/3-quantum-computing-ceos-on-the-state-of-quantum-today/) подчеркивают гонку, где акцент Microsoft на топологические кубиты предлагает уникальный угол аппаратно-защищенной стабильности.
#### Дополнительные идеи
Для более глубокого погружения интервью доктора Четана Наяка в подкасте [TechFirst](https://johnkoetsier.com/category/tech-first/) дает представление о 19,5-летнем пути, подчеркивая самую длительную программу исследований и разработок в Microsoft, в которой участвовало более 160 экспертов. Этот подкаст, наряду со статьями в Nature и Forbes, предлагает сбалансированный взгляд, сочетая техническую глубину с доступностью для неспециалистов.
В итоге объявление Microsoft является знаковым событием, потенциально ускоряющим практическое внедрение квантовых вычислений, но оно проходит через ландшафт научного анализа и конкурентных сроков, где ближайшие годы будут критически важны для подтверждения и масштабирования.
**Ключевые цитаты:**
- [Microsoft заявляет о прорыве в квантовых вычислениях — но некоторые физики настроены скептически](https://www.nature.com/articles/d41586-025-00527-z)
- [Масштабный прорыв Microsoft в квантовых компьютерах использует новое состояние материи](https://www.forbes.com/sites/johnkoetsier/2025/02/19/massive-microsoft-quantum-computer-breakthrough-uses-new-state-of-matter/)
- [Microsoft представляет Majorana 1, первый в мире квантовый процессор на основе топологических кубитов](https://azure.microsoft.com/en-us/blog/quantum/2025/02/19/microsoft-unveils-majorana-1-the-worlds-first-quantum-processor-powered-by-topological-qubits/)
- [Microsoft и партнеры формируют практичность квантовых вычислений](https://thequantuminsider.com/2025/01/03/how-microsoft-and-partners-are-shaping-the-future-of-quantum-computing/)
- [Три генеральных директора компаний по квантовым вычислениям о состоянии квантовых технологий сегодня](https://www.forbes.com/sites/johnkoetsier/2024/11/25/3-quantum-computing-ceos-on-the-state-of-quantum-today/)
- [Подкаст TechFirst с доктором Четаном Наяком](https://johnkoetsier.com/category/tech-first/)