DARPA wybiera Microsoft do dalszego rozwoju komputera kwantowego na skalę użytkową

Rząd Stanów Zjednoczonych odnawia finansowanie Microsoft Azure Quantum w oparciu o najnowsze wyniki i szczegółowe plany budowy komputera kwantowego.

Program prowadzony przez Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności (DARPA) ma na celu określenie wykonalności budowy i obsługi komputera kwantowego na skalę użytkową, który byłby w stanie niezawodnie i dokładnie rozwiązywać znaczące problemy, które są nieosiągalne dla klasycznych komputerów. Program ten, znany jako Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC), inwestuje w firmy, które wykorzystują obiecujące, innowacyjne podejścia w swoich wysiłkach na rzecz zaprojektowania i zbudowania funkcjonalnego, skalowalnego komputera kwantowego. Ostatnio, Microsoft Azure Quantum został wybrany przez DARPA do dalszego wspierania rozwoju komputera kwantowego na skalę użytkową opartego na kubity topologiczne.

„Z niecierpliwością czekamy na rozszerzenie naszej współpracy z DARPA, ponieważ nadal robimy postępy w projektowaniu i walidacji skalowalnego komputera kwantowego. Po pomyślnym zakończeniu pierwszej fazy, która polegała na dostarczeniu DARPA szczegółowego wyjaśnienia technologii Microsoft Azure Quantum, skoncentrujemy teraz nasze wysiłki na zaprojektowaniu prototypu topologicznego komputera kwantowego.„

-Dr Chetan Nayak, Technical Fellow and Distinguished Engineer, Microsoft Azure Quantum hardware team.

Obliczenia kwantowe

Naukowcy zajmujący się obliczeniami kwantowymi dążą do wykorzystania potęgi natury w celu radykalnego przyspieszenia odkryć naukowych, umożliwiając rozwiązywanie wyjątkowo złożonych problemów. Przykładowo, obliczenia kwantowe mogłyby posłużyć jako narzędzie pomagające naukowcom w odkrywaniu nowych materiałów, które łagodzą zmiany klimatyczne lub rozwijają rozwiązania w zakresie czystej energii. Jednak zaprojektowanie i zbudowanie komputera kwantowego na skalę użytkową pozostaje niezwykle trudne ze względu na wymagane przełomy naukowe i inżynieryjne.

Komputery kwantowe wykorzystują bity kwantowe znane jako kubity do kodowania informacji, a te kubity są podatne na błędy, które są potęgowane podczas skalowania. Aby rozwiązać ten problem, Microsoft Azure Quantum projektuje odporny na błędy komputer kwantowy oparty na topologicznych kubitach, które są kubitami z wbudowaną ochroną przed błędami. Wyjątkowa skalowalność topologicznych kubitów wynika z trzech ważnych cech – są one małe, szybkie i mogą być kontrolowane cyfrowo.

Microsoft spodziewa się, że komputer zbudowany z topologicznych kubitów będzie skalował się do poziomu, na którym będzie w stanie rozwiązywać istotne z komercyjnego punktu widzenia problemy, które są zbyt złożone dla klasycznych komputerów, takich jak te z dziedziny chemii i materiałoznawstwa. Osiągnięcie skali użyteczności jest możliwe, ponieważ topologiczne kubity mogą przetwarzać informacje znacznie szybciej niż inne typy kubitów. Co więcej, topologiczny komputer kwantowy mógłby kontrolować ponad milion fizycznych kubitów na pojedynczym chipie, co wystarczyłoby do wykonywania niezwykle złożonych obliczeń w praktycznych ramach czasowych, a sam komputer byłby na tyle mały, że zmieściłby się w szafie.

Odporny na awarie komputer kwantowy miałby przewagę nad klasycznymi komputerami, gdy stałby się zdolny do wykonywania milionów niezawodnych operacji kwantowych na sekundę (rQOPS), co jest nową miarą branżową, która reprezentuje zdolność komputera kwantowego do rozwiązywania rzeczywistych problemów. Komputer kwantowy o takich możliwościach generowałby co najwyżej jeden błąd na bilion operacji. Istniejące komputery kwantowe mają rQOPS równe zero, ponieważ działają z kubitami, które są zawodne i zaszumione, co oznacza, że są podatne na warunki środowiskowe.

Azure Quantum

Innowacyjny sprzęt, oprogramowanie i rozwiązania kwantowe w jednej usłudze w chmurze.

Topologiczne podejście firmy Microsoft

Po przedstawieniu różnych proponowanych technologii, podejście topologiczne Microsoftu zostało wybrane przez DARPA do dalszych inwestycji. Proces przeglądu, który doprowadził do wyboru Microsoftu, został przeprowadzony nie tylko przez DARPA, ale także przez ekspertów z Air Force Research Laboratory, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Los Alamos National Laboratory, Oak Ridge National Laboratory i NASA Ames Research Center. The już osiągnięte przełomy przez zespół Microsoft Azure Quantum, wraz z projektami sprzętu i oprogramowania, planami pozyskiwania materiałów i szczegółowymi strategiami zarządzania ryzykiem, pomogły umocnić wsparcie ze strony DARPA, aby kontynuować ocenę badań Microsoftu w kierunku budowy komputera kwantowego.

Wraz z przejściem do kolejnej fazy współpracy między DARPA i Microsoft, zespół Microsoft Azure Quantum opracuje szczegółowy projekt prototypu odpornego na awarie (FTP) komputera kwantowego opartego na kubitach topologicznych. Projekt FTP określi minimalne wymagania dotyczące wydajności dla wszystkich komponentów i podsystemów tego niewielkiego komputera kwantowego, demonstrując w ten sposób wykonalność budowy i obsługi komputera kwantowego na skalę użytkową.

FTP Microsoftu ma na celu przetwarzanie informacji przechowywanych w wielu logicznych kubitach, reprezentujących tysiące fizycznych kubitów, co stanowiłoby punkt odniesienia dla skalowalnego komputera kwantowego. DARPA otrzyma projekty architektoniczne FTP, które zostaną ocenione przez ekspertów technicznych z zespołu testowego i ewaluacyjnego DARPA. Ponadto odkrycia naukowe dokonane przez Microsoft podczas tego procesu zostaną niezależnie zweryfikowane przez DARPA w obiektach Microsoftu.

Microsoft postrzega decyzję DARPA o rozszerzeniu inwestycji w Microsoft Azure Quantum jako zaufanie do trudnego, ale obiecującego podejścia topologicznego oraz do zdolności Microsoftu do zaprojektowania i zbudowania skalowalnego superkomputera kwantowego. Osiągnięcie tego celu pozwoli na szybkie rozwiązywanie obecnie trudnych problemów, przynosząc światu ogromną wartość.

Bądź na bieżąco z postępami firmy Microsoft w dziedzinie obliczeń kwantowych

Aby usłyszeć bezpośrednio od Microsoft Azure Quantumnaukowcy i liderzy w dziedzinie obliczeń kwantowych, dostroić się do Microsoft Quantum Innovator Series. Można tam dowiedzieć się więcej o obliczeniach kwantowych i być jednym z pierwszych, którzy usłyszą o przełomowych osiągnięciach Microsoftu na drodze do zbudowania skalowalnego komputera kwantowego.

Zatwierdzone do publicznego udostępnienia. Dystrybucja bez ograniczeń.