Της Νάσιας Κουτσούνη,
Ένα νέο κβαντικό τσιπ υπολογιστή, αρκετά μικρό για να χωράει στην παλάμη σας, έχει τη δυνατότητα να λύσει προβλήματα που θα απαιτούσαν χιλιάδες χρόνια για να τα επιλύσουν οι πιο ισχυροί υπερυπολογιστές του σήμερα. Ο Majorana 1 αποτελεί μια καθοριστική πρόοδο στον τομέα της κβαντικής υπολογιστικής και της φυσικής των υποατομικών σωματίων, φέρνοντας την επιστημονική κοινότητα πιο κοντά στην ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών βασισμένων σε καινοτόμες αρχές.
Η Microsoft υποστηρίζει ότι το στοιχείο που καθιστά το τσιπ της επαναστατικό, είναι η χρήση μιας εντελώς νέας κατάστασης ύλης για την αρχιτεκτονική του κβαντικού της τσιπ. Αντί να χρησιμοποιεί ηλεκτρόνια, όπως τα τσιπ της Google, Intel, IBM και άλλων, το Majorana 1 της Microsoft χρησιμοποιεί κάτι που ονομάζεται σωματίδια Majorana. Το όνομα “Majorana 1” παραπέμπει σε ένα ιδιαίτερο είδος quasi-particle, το οποίο συνδέεται με τις θεωρίες του Ιταλού φυσικού Ettore Majorana, ο οποίος πρώτος ανέπτυξε την ιδέα των αληθινών και ψευδών σωματίων στην θεωρητική φυσική.
Σε αντίθεση με τα συμβατικά qubits που χρησιμοποιούν οι ανταγωνιστές του, τα οποία είναι εξαιρετικά ευαίσθητα και επιρρεπή σε περιβαλλοντικές παρεμβολές, τα τοπολογικά qubits κωδικοποιούν τις πληροφορίες στο «σχήμα» του συστήματος, καθιστώντας τα ανθεκτικά σε αλλοιώσεις. Φανταστείτε να στρίβετε μια κλωστή· οι κόμποι κωδικοποιούν πληροφορίες που είναι ανθεκτικές σε μικρές αλλαγές. Αυτή την προστασία υπόσχεται ένα σύστημα κβαντικής υπολογιστικής πολύ πιο ανθεκτικό σε σφάλματα, μειώνοντας την ανάγκη για περίπλοκες διορθώσεις σφαλμάτων, κάτι που μέχρι σήμερα αποτελούσε εφιάλτη για την κβαντική υπολογιστική.
Αυτό επιτυγχάνεται μέσω του τοπολογικού υπεραγωγού, ο οποίος δημιουργείται με τη προσεκτικό συνδυασμό του ινδίου, αρσενιδίου και αλουμινίου, απαιτώντας μεγάλη ακρίβεια κατά τη διαδικασία κατασκευής για να αποφευχθεί η διατάραξη των ευαίσθητων κβαντικών καταστάσεων. Η τοπολογική κατάσταση επιτυγχάνεται με την ψύξη του τοπολογικού υπεραγωγού σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν. Σε αυτές τις κρυογενικές θερμοκρασίες, το αλουμίνιο μεταβαίνει σε υπεραγώγιμη κατάσταση, επιτρέποντας στα ηλεκτρόνια να ρέουν χωρίς αντίσταση.
Που θα φανεί χρήσιμος όμως ο Majorana 1;
Κβαντική Υπολογιστική: Το Majorana 1 υπόσχεται να επιφέρει σημαντική πρόοδο στην κβαντική υπολογιστική, καθιστώντας τους υπολογιστές πιο αξιόπιστους και επεκτάσιμους, λόγω της ανθεκτικότητας των τοπολογικών qubits στις διαταραχές και τη μείωση των σφαλμάτων.
Κβαντική Κρυπτογραφία: Η κβαντική υπολογιστική μπορεί να έχει σοβαρές επιπτώσεις στην κρυπτογραφία, καθώς οι κβαντικοί υπολογιστές είναι ικανοί να σπάσουν σύγχρονους αλγόριθμους κρυπτογράφησης. Το Majorana 1, με την υψηλή ασφάλεια που προσφέρει η τοπολογική προστασία, μπορεί να ενισχύσει την ανάπτυξη ασφαλέστερων κρυπτογραφικών συστημάτων.
Προσομοιώσεις Υλικών και Χημικών Αντιδράσεων: Οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να προσομοιώσουν πολύπλοκες χημικές αντιδράσεις και υλικά σε ατομικό επίπεδο, κάτι που είναι σχεδόν αδύνατο για τους κλασικούς υπολογιστές. Το Majorana 1 θα μπορούσε να επηρεάσει τις βιομηχανίες χημικών, φαρμακευτικών και υλικών επιστημών, παρέχοντας νέες δυνατότητες για την ανάπτυξη και τον σχεδιασμό νέων υλικών και φαρμάκων.
Τεχνητή Νοημοσύνη και Μηχανική Μάθηση: Ο κβαντικός υπολογισμός θα μπορούσε να επιταχύνει τη διαδικασία εκμάθησης σε μηχανές τεχνητής νοημοσύνης, βελτιώνοντας τις δυνατότητες επεξεργασίας δεδομένων και την ανάλυση πολύπλοκων μοντέλων.
Αναγνώριση και Ανάλυση Δεδομένων: Το Majorana 1 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων, εξαιρετικά γρήγορα και ακριβώς, κάτι που θα μπορούσε να έχει εφαρμογές σε τομείς όπως η ιατρική διάγνωση, η ανάλυση οικονομικών δεδομένων, η πρόβλεψη καιρού, και άλλες περιοχές που απαιτούν επεξεργασία μεγάλων δεδομένων.
Αν και το Majorana 1 παρουσιάζει πολλά υποσχόμενα χαρακτηριστικά, εξακολουθεί να αντιμετωπίζει αρκετές προκλήσεις, δεδομένου ότι η τεχνολογία κβαντικών υπολογιστών βρίσκεται ακόμα σε πρώιμο στάδιο. Υπάρχουν σοβαρά τεχνικά εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν, προκειμένου να επιβεβαιωθεί η αξιοπιστία του σε πραγματικές συνθήκες.
Παρόλα αυτά, η Microsoft έχει δηλώσει ότι συνεχίζει να εργάζεται πάνω στην συγκεκριμένη τεχνολογία, με σκοπό να την ανάπτυξη της και έχει ως απώτερο σκοπό να τη διαθέσει εμπορικά στο μέλλον. Η συγκεκριμένη τεχνολογία, μπορεί να είναι η αρχή για την ανάπτυξη πιο αξιόπιστων και επεκτάσιμων κβαντικών υπολογιστών που θα μπορούσαν να επιλύσουν σύνθετα προβλήματα σε τομείς όπως η επιστήμη των υλικών, η ιατρική, η οικονομία και η ασφάλεια των δεδομένων. Η ευρεία εφαρμογή της τοπολογικής κβαντικής υπολογιστικής μπορεί να ανοίξει νέους δρόμους για την έρευνα , επιτρέποντας λύσεις σε προβλήματα που ως και σήμερα φαίνονταν αδύνατο να βρεθεί λύση.
Μπορούμε να χαρακτηρίσουμε το Majorana 1 ως μια αρκετά υποσχόμενη τεχνολογία η οποία μπορεί να βελτιώσει τον τομέα της κβαντικής υπολογιστικής και να προσφέρει νέες δυνατότητες στην επιστήμη και τη βιομηχανία.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΠΗΓΗ
- Sify, Microsoft’s Quantum Chip Majorana 1: Marketing Hype or Leap Forward? By Satyen K Bordoloi, διαθέσιμο εδώ
