Microsoft mengatakan telah menciptakan status materi baru untuk memberi daya komputer kuantum

Siapa pun yang telah duduk melalui kelas sains kelas tiga tahu ada tiga keadaan utama materi: padat, cair dan gas.

Microsoft sekarang mengatakan telah menciptakan keadaan baru dalam upayanya untuk membuat mesin yang kuat, yang disebut komputer kuantum, yang dapat mempercepat pengembangan segala sesuatu mulai dari baterai hingga obat -obatan hingga kecerdasan buatan.

Pada hari Rabu, para ilmuwan Microsoft mengatakan mereka telah membangun apa yang dikenal sebagai “qubit topologi” berdasarkan fase baru keberadaan fisik ini, yang dapat dimanfaatkan untuk menyelesaikan masalah matematika, ilmiah dan teknologi.

Dengan perkembangannya, Microsoft meningkatkan taruhan dalam apa yang ditetapkan menjadi kontes teknologi besar berikutnya, di luar ras hari ini atas kecerdasan buatan. Para ilmuwan telah mengejar mimpi komputer kuantum – sebuah mesin yang dapat mengeksploitasi perilaku aneh dan sangat kuat dari partikel subatomik atau benda yang sangat dingin – sejak 1980 -an.

Dorongan dipanaskan pada bulan Desember ketika Google meluncurkan komputer kuantum eksperimental yang hanya membutuhkan lima menit untuk menyelesaikan perhitungan yang sebagian besar superkomputer tidak dapat menyelesaikan dalam 10 Septilyon tahun – lebih lama dari usia alam semesta yang dikenal.

Teknologi kuantum Microsoft dapat melompati metode yang sedang dikembangkan di Google. Sebagai bagian dari penelitiannya, perusahaan membangun beberapa qubit topologi di dalam jenis chip komputer baru yang menggabungkan kekuatan semikonduktor yang memberi daya komputer klasik dengan superkonduktor yang biasanya digunakan untuk membangun komputer kuantum.

Ketika chip seperti itu didinginkan hingga suhu yang sangat rendah, ia berperilaku dengan cara yang tidak biasa dan kuat yang diyakini Microsoft akan memungkinkannya untuk memecahkan masalah teknologi, matematika dan ilmiah yang tidak pernah bisa dilakukan oleh mesin klasik. Teknologi ini tidak mudah berubah seperti teknologi kuantum lainnya, kata perusahaan, membuatnya lebih mudah untuk mengeksploitasi kekuatannya.

Beberapa mempertanyakan apakah Microsoft telah mencapai tonggak sejarah ini, dan banyak akademisi terkemuka mengatakan komputer kuantum tidak akan sepenuhnya direalisasikan selama beberapa dekade. Tetapi para ilmuwan Microsoft mengatakan metode mereka akan membantu mereka mencapai garis finish lebih cepat.

“Kami memandang ini sebagai sesuatu yang bertahun -tahun lagi, bukan beberapa dekade lagi,” kata Chetan Nayak, seorang Microsoft Technical Fellow yang memimpin tim yang membangun teknologi.

Teknologi Microsoft, yang dirinci dalam makalah penelitian yang diterbitkan dalam jurnal sains Nature pada hari Rabu, menambahkan dorongan baru ke dalam perlombaan yang dapat membentuk kembali lanskap teknologi. Selain mempercepat kemajuan di banyak bidang teknologi dan ilmiah, komputer kuantum bisa cukup kuat untuk memecahkan enkripsi yang melindungi rahasia nasional.

Kemajuan apa pun ditetapkan untuk memiliki implikasi geopolitik. Bahkan ketika Amerika Serikat mengeksplorasi komputasi kuantum terutama melalui perusahaan seperti Microsoft dan gelombang start-upPemerintah Cina mengatakan bahwa mereka menginvestasikan $ 15,2 miliar dalam teknologi. Uni Eropa telah berkomitmen $ 7,2 miliar.

Komputasi kuantum, yang dibangun di atas beberapa dekade penelitian menjadi jenis fisika yang disebut mekanika kuantum, masih merupakan teknologi eksperimental. Tetapi setelah langkah -langkah baru -baru ini oleh Microsoft, Google dan lainnya, para ilmuwan yakin bahwa teknologi pada akhirnya akan memenuhi janjinya.

“Komputasi kuantum adalah prospek yang mendebarkan bagi fisika, dan bagi dunia,” kata Frank Wilczek, seorang ahli fisika teoretis di Massachusetts Institute of Technology.

Untuk memahami komputasi kuantum, ada baiknya untuk mengetahui cara kerja komputer tradisional. PC smartphone, laptop atau desktop bergantung pada chip kecil yang terbuat dari semikonduktor, yang merupakan bahan yang menghantarkan listrik di beberapa tetapi tidak semua situasi. Keripik ini menyimpan dan memproses nomor, menambahkannya, mengalikannya dan sebagainya. Mereka melakukan perhitungan ini dengan memanipulasi “bit” informasi. Setiap bit memegang 1 atau 0.

Komputer kuantum beroperasi secara berbeda. Bit kuantum, atau qubit, bergantung pada perilaku aneh partikel subatomik atau bahan eksotis yang didinginkan hingga suhu yang sangat rendah.

Ketika sangat kecil atau sangat dingin, satu objek dapat berperilaku seperti dua objek terpisah secara bersamaan. Dengan memanfaatkan perilaku itu, para ilmuwan dapat membangun qubit yang memiliki kombinasi 1 dan 0. Ini berarti bahwa dua qubit dapat memiliki empat nilai sekaligus. Dan ketika jumlah qubit tumbuh, komputer kuantum menjadi lebih kuat secara eksponensial.

Perusahaan menggunakan berbagai teknik untuk membangun mesin ini. Di Amerika Serikat, sebagian besar, termasuk Google, membangun qubit menggunakan superkonduktor, yang merupakan bahan yang melakukan listrik tanpa kehilangan energi yang mereka transmisi. Mereka membuat superkonduktor ini dengan mendinginkan logam hingga suhu yang sangat rendah.

Microsoft bertaruh pada pendekatan yang beberapa orang ambil: menggabungkan semikonduktor dengan superkonduktor. Prinsip dasar – bersama dengan nama topologi qubit – pertama kali diusulkan pada tahun 1997 oleh Alexei Kitaev, seorang ahli fisika Rusia -Amerika.

Perusahaan mulai mengerjakan proyek yang tidak biasa ini pada awal 2000 -an, ketika banyak peneliti tidak berpikir teknologi seperti itu mungkin terjadi. Ini adalah proyek penelitian Microsoft yang paling lama berjalan.

“Ini adalah sesuatu yang telah dipertaruhkan oleh ketiga CEO dari perusahaan ini,” kata Satya Nadella, kepala eksekutif Microsoft, dalam sebuah wawancara. (CEO Perusahaan sebelumnya adalah Bill Gates, seorang pendiri, dan Steve Ballmer, yang menjalankan Microsoft pada awal 2000 -an.)

Perusahaan kini telah membuat satu perangkat yang merupakan bagian indium arsenide (jenis semikonduktor) dan sebagian aluminium (superkonduktor pada suhu rendah). Ketika didinginkan hingga sekitar 400 derajat di bawah nol, ia menunjukkan semacam perilaku dunia lain yang mungkin memungkinkan komputer kuantum.

Philip Kim, seorang profesor fisika di Harvard, mengatakan kreasi baru Microsoft sangat signifikan karena qubit topologi dapat mempercepat pengembangan komputer kuantum. “Jika semuanya berhasil, penelitian Microsoft bisa bersifat revolusioner,” katanya.

Tetapi Jason Alicea, seorang profesor fisika teoretis di California Institute of Technology, mempertanyakan apakah perusahaan itu benar -benar membangun qubit topologi, mengatakan perilaku sistem kuantum seringkali sulit dibuktikan.

“Pada prinsipnya, qubit topologi, dan orang -orang sepakat itu adalah tujuan yang berharga,” kata Dr. Alicea. “Namun, Anda harus memverifikasi bahwa sebuah perangkat berperilaku dengan semua cara magis yang diprediksi teori itu seharusnya; Kalau tidak, kenyataannya bisa berubah menjadi kurang cerah untuk komputasi kuantum. Untungnya, Microsoft sekarang diatur untuk dicoba. “

Microsoft mengatakan bahwa mereka hanya membangun delapan qubit topologi, dan bahwa mereka belum dapat melakukan perhitungan yang akan mengubah sifat komputasi. Tetapi para peneliti perusahaan melihat ini sebagai langkah menuju membangun sesuatu yang jauh lebih kuat.

Untuk saat ini, teknologi ini masih membuat terlalu banyak kesalahan menjadi benar -benar bermanfaat, meskipun para ilmuwan mengembangkan cara untuk mengurangi kesalahan.

Tahun lalu, Google menunjukkan bahwa ketika meningkatkan jumlah qubit, itu dapat secara eksponensial mengurangi jumlah kesalahan melalui teknik matematika yang kompleks.

Koreksi kesalahan akan kurang kompleks dan lebih efisien jika Microsoft dapat menyempurnakan qubit topologisnya, kata banyak ilmuwan.

Sementara qubit dapat memiliki beberapa nilai pada saat yang sama, itu dibebani oleh masalah yang melekat. Ketika para peneliti mencoba membaca informasi yang disimpan dalam qubit, itu “decohheres” dan runtuh menjadi bit klasik yang hanya memiliki satu nilai: 1 atau 0.

Ini berarti bahwa jika seseorang mencoba membaca qubit, ia kehilangan kekuatan dasarnya. Jadi para ilmuwan perlu mengatasi masalah penting: Bagaimana Anda membangun komputer jika rusak setiap kali Anda menggunakannya?

Metode koreksi kesalahan Google adalah cara untuk menangani masalah ini. Microsoft percaya bahwa itu dapat menyelesaikan masalah lebih cepat karena qubit topologi berperilaku berbeda dan secara teoritis lebih kecil kemungkinannya untuk runtuh ketika seseorang membaca informasi yang mereka simpan.

“Itu membuat qubit yang sangat bagus,” kata Dr. Nayak.