Брайан Хопкинс из Forrester подробно анализирует чип Majorana 1 от Microsoft и его смелую ставку на квантовые вычисления.
Квантовые вычисления давно обещали революционные прорывы, но прогресс был медленным. Недавно Google анонсировала свой новейший сверхпроводящий чип Willow. Теперь Microsoft представила чип Majorana 1 , свой ответ на создание масштабируемых, отказоустойчивых квантовых компьютеров.
Чтобы подкрепить свои заявления, Microsoft опубликовала статью в научном журнале Nature. Мы рассматриваем эти заявления как шаги на долгом пути к квантовому преимуществу — точке, в которой квантовый компьютер становится коммерчески практичным. Как я указал в своем блоге на Willow, большинство демонстраций до сих пор представляют собой эксперименты с использованием гипотетических задач. Microsoft утверждает, что ее подход позволит ускорить путь к машине с миллионом кубитов, более чем достаточно для решения реальных задач. Однако сегодня она продемонстрировала только восемь кубитов.
Учитывая, что IBM и Google десятилетиями работали над сверхпроводящими кубитами и теперь достигли сотен кубитов, есть ли у альтернативной стратегии Microsoft потенциал для прорыва или она столкнется с теми же препятствиями в плане масштабируемости?
Подход Microsoft Qubit — это большая авантюра
Самые большие проблемы квантовых вычислений — это исправление ошибок и масштабируемость. Новый чип Microsoft построен на топологических кубитах, использующих экзотические частицы Майораны для внутренней стабильности. Физические свойства топологических кубитов менее подвержены шуму, чем сверхпроводящие кубиты.
В случае успеха эта конструкция может сократить накладные расходы, необходимые для исправления ошибок — одно из самых больших препятствий для практических квантовых вычислений. Что касается масштабируемости, подход Microsoft к цифровому управлению может позволить ей изготавливать квантовые чипы с тысячами кубитов на одной подложке.
Microsoft потратила десятилетие на разработку теории и инженерных решений, необходимых для нового сверхпроводящего материала. Конкуренты долгое время скептически относились к амбициям Microsoft, занимая позицию «Удачи с этим». На это Microsoft возражает: «Поставщики сверхпроводимости занимаются этим уже 30 лет; посмотрите, что мы сделали за 10!»
Хотя мы считаем, что это недавнее заявление является значительным шагом, это еще не полное доказательство того, что Microsoft права. Но это значительный шаг — теперь у Microsoft есть чип и некоторые доказательства того, что он работает так, как и ожидалось. Исторически мы видели, как первые пионеры прокладывали путь конкурентам, которые переосмысливали технологии и убегали от конкурентов. Фактически, Watson был пионером в области интерфейсов на естественном языке, но его затмили Google DeepMind, OpenAI и другие. Мы снова видим это? Может быть.
-
IBM и Google совершенствуют существующие архитектуры, в то время как Microsoft делает ставку на недоказанную масштабируемость. Чипы Heron от IBM и Willow от Google улучшают точность кубитов и стремятся уменьшить ошибки в устоявшихся сверхпроводящих архитектурах. Microsoft, напротив, стремится к принципиальному переосмыслению квантовых вычислений, которые могут столкнуться с непредвиденными узкими местами. Пока еще много неизвестных. Примечательно, что в статье Microsoft в Nature признается, что ей еще предстоит доказать существование частиц, используемых для построения ее кубитов.
-
Интеграция Microsoft Azure может ускорить готовность программного обеспечения, но ограничить гибкость экосистемы. Без программного обеспечения и алгоритмов квантовые чипы бесполезны для большинства. IBM создала надежные модели программирования и облачный квантовый доступ с сильной партнерской сетью и открытым исходным кодом Qiskit. Подход Microsoft встраивает квантовые вычисления в Azure, оптимизируя разработку, но создавая огражденный сад, который может ограничить партнеров по промежуточному программному обеспечению, замедляя внедрение.
Что это значит для лидеров технологий
Чип Majorana 1 от Microsoft представляет собой смелую ставку на высокорисковый, высокодоходный подход. Хотя потенциал значителен, до реального применения еще годы. Цель — достичь масштабируемых, отказоустойчивых квантовых компьютеров , которые могут решать сложные задачи экспоненциально быстрее, чем классические компьютеры.
Большинство экспертов сходятся во мнении, что это произойдет не менее чем через десятилетие; Microsoft стремится сократить этот срок вдвое. Это заявление означает, что Microsoft ставит свою игру на кон, поскольку теперь она убеждена, что этот подход сработает. Это означает, что лидеры технологий должны:
-
Планируйте постквантовую безопасность. Независимо от того, какая архитектура победит, организациям следует подготовиться к влиянию квантовых вычислений на шифрование и кибербезопасность. Если Microsoft ускорит прогресс, временная шкала Y2Q (годы до кванта) значительно сократится.
-
Внимательно следите за прогрессом. Успех Microsoft зависит от демонстрации стабильных операций кубита в масштабе. Следите за его следующими вехами. Наличие экспертов, которые понимают детали квантового прогресса, будет иметь решающее значение.
-
Диверсифицируйте квантовые инвестиции по мере необходимости. Учитывая неопределенность, компании с перспективными вариантами использования квантовых решений должны сотрудничать с несколькими поставщиками и платформами кубитов, включая IBM, Google, Microsoft и AWS, чтобы избежать ставки на одну технологию и экосистему.
Окончательный вывод: пока еще слишком рано делать выводы
Если подход Microsoft окажется успешным, он может значительно ускорить эту область, но если он столкнется с теми же барьерами масштабирования, ему, возможно, придется значительно замедлиться, дав конкурентам время решить свои сверхпроводящие проблемы. В то же время существуют и другие подходы, такие как ионные ловушки, спин кремния и нейтральные атомы, которые соревнуются, чтобы продемонстрировать ценность.
Будет ли топологическая кубитная стратегия Microsoft прорывной или в какой-то момент столкнется с теми же узкими местами, что и ее конкуренты, и замедлится? Интересное время понаблюдать за гонкой, которую еще слишком рано называть.
