Microsoft prognostiziert Durchbrüche im Quantencomputing bis 2035 mit der Einführung des Majorana 1-Chips

Microsoft stellt bahnbrechenden Quantenchip vor: Majorana 1

In einem bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet des Quantencomputings hat Microsoft die Einführung seines Majorana 1-Chips angekündigt, der einen großen Fortschritt darstellt, da er die Fähigkeit besitzt, bis zu eine Million fehlerresistente topologische Qubits zu unterstützen. Diese Innovation wird durch die Entwicklung eines neuen Materials ermöglicht, das speziell für diese Anwendung entwickelt wurde. Laut Microsoft zeigt dieser Durchbruch ihre Fähigkeit, „einen radikal anderen Qubit-Typ zu entwickeln, der klein, schnell und leicht zu steuern ist.“

Fortschritte bei Microsofts Quantum-Roadmap

Die Enthüllung von Majorana 1 steht im Einklang mit Microsofts Roadmap für 2023, die verschiedene Meilensteine für die Realisierung eines Quantensupercomputers vorsieht. Mit dieser Ankündigung hat Microsoft offiziell seinen zweiten Meilenstein erreicht: die Demonstration des weltweit ersten topologischen Qubits. Die Roadmap umfasst sechs wichtige Meilensteine, und zwar die folgenden:

MEILENSTEIN 01: Majorana-Moleküle erstellen und steuern. Microsoft hat bei der Entwicklung von Geräten, die die mit den Majorana-Nullmodi verbundene topologische Phase von Materie induzieren und steuern, Pionierarbeit geleistet und damit den Weg für eine neue Form der Qubit-Technologie geebnet.

MEILENSTEIN 02: Hardwaregeschütztes Qubit. Mit der Einführung eines geschützten Qubits mit integriertem Fehlerschutz vollzieht diese Innovation den Übergang der Qubit-Technologie von der analogen zur digitalen Steuerung.

MEILENSTEIN 03: Hochwertige, hardwaregeschützte Qubits. Um die betriebliche Skalierbarkeit zu verbessern und Fehler zu minimieren, können diese digital gesteuerten, hardwaregeschützten Qubits neben verschiedenen Qualitätsverbesserungen auch verschränkt und verflochten werden.

MEILENSTEIN 04: Multi-Qubit-System Eine programmierbare Quantum Processing Unit (QPU) erleichtert die Ausführung mehrerer Quantenalgorithmen und ermöglicht die Zusammenarbeit verschiedener Qubits.

MEILENSTEIN 05: Widerstandsfähiges Quantensystem. Durch den Einsatz echter logischer Qubits kann eine Quantenmaschine Operationen von höherer Qualität durchführen als ihre physischen Qubits. Dies schafft die Voraussetzung für zuverlässige Quantenoperationen und ebnet den Weg zum funktionalen Quanten-Supercomputing.

MEILENSTEIN 06: Quanten-Supercomputer. Dieser fortschrittliche Quanten-Supercomputer wird klassische Computer übertreffen, beginnend bei 1 Million zuverlässigen rQOPS/Sek.mit einer Fehlerrate von unter einer zu einer Billion und schließlich skalierbar auf 100 Millionen rQOPS/Sek.für fortgeschrittene Herausforderungen in Chemie und Materialwissenschaft.

Ein schneller Weg nach vorn

Für den Übergang vom ersten zum zweiten Meilenstein benötigte Microsoft nur 18 Monate. Das Unternehmen ist also zuversichtlich, innerhalb von Jahren und nicht von Jahrzehnten einen voll funktionsfähigen Quanten-Supercomputer zu entwickeln – und strebt die Fertigstellung vor 2035 an. Wenn diese Dynamik anhält und alle nachfolgenden Meilensteine im gleichen Tempo erreicht werden, könnte der letzte Meilenstein möglicherweise bis 2031 erreicht werden.

Vorteile und Auswirkungen von Majorana 1

Der derzeit entwickelte Majorana-1-Chip kann acht Qubits aufnehmen, ist aber für eine Erweiterung auf eine Million ausgelegt. Sobald diese Kapazität voll ausgebaut ist, können Quantencomputer komplexe Probleme lösen, die für klassische Supercomputer unerreichbar sind. Unter den unzähligen von Microsoft genannten Vorteilen sticht das Potenzial des Quantencomputings hervor, Innovationen bei selbstheilenden Materialien, landwirtschaftlichen Fortschritten und sichereren chemischen Entdeckungen voranzutreiben. Darüber hinaus könnte eine solche Technologie die mit experimentellen Suchen verbundenen Kosten erheblich senken, indem sie Ergebnisse durch Quantenberechnungen statt durch traditionelle Nasslaborexperimente ermöglicht.

Kompaktes Design und Zukunftsaussichten

Bemerkenswerterweise ist der Majorana-1-Chip handflächengroß, was eine nahtlose Integration in Quantencomputersysteme ermöglicht. Microsofts strategischer Fokus auf topologische Qubits, die dimensionsoptimiert sind, ermöglicht dieses kompakte Design. Dieses Gleichgewicht ist entscheidend; zu kleine Qubits behindern die Fähigkeit, Steuerleitungen effektiv auszuführen, während zu große Qubits die Gefahr bergen, dass unpraktisch große Computerumgebungen erforderlich werden.

Weiterführende Literatur und Engagement in der Community

Für alle, die sich für die technischen Details des Majorana-1-Chips interessieren: Microsoft hat in Nature und arXiv umfassende Forschungsberichte veröffentlicht. Wir laden Sie ein, uns im Kommentarbereich Ihre Gedanken zum Zeitplan für die Erreichung der Quantenmeilensteine von Microsoft mitzuteilen. Glauben Sie, dass das Unternehmen diese Ziele eher im Jahr 2031 oder eher im Jahr 2035 erreichen wird?

Quelle: Microsoft

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