Ny banebrydende kvantechip kan måske revolutionere computerkraft inden for få år

Microsofts Majorana 1-chip er den første kvantecomputerchip, der drives af topologiske qubits. Billede: John Brecher, Microsoft.

Microsoft har afsløret en banebrydende kvantechip, Majorana 1, som virksomheden hævder kan bringe praktisk kvantecomputing inden for rækkevidde i løbet af få år, snarere end årtier som tidligere antaget. Ifølge Microsofts administrerende direktør, Satya Nadella, markerer chippen et gennembrud, der svarer til opfindelsen af siliciumtransistoren, som lagde grundlaget for moderne computere og smartphones.

“Forestil dig en chip, der kan ligge i din håndflade, men som kan løse problemer, som selv alle verdens nuværende computere tilsammen ikke ville kunne klare,” sagde Nadella i en meddelelse på sociale medier.

Den nye kvantechip er baseret på en helt ny tilstand af materie, som Microsoft har udviklet efter næsten 20 års forskning. Denne tilstand, skabt af en ny klasse af materialer kaldet topokonduktorer, kan muliggøre en fundamental revolution i computerkraft, ifølge virksomheden.

En ny tilgang til kvantecomputing

Hidtil har kvantecomputere krævet ekstreme forhold, såsom temperaturer nær det absolutte nulpunkt.

Kvantecomputere adskiller sig fra klassiske computere ved at bruge qubits i stedet for traditionelle bits (0’er og 1’er). Qubits kan eksistere i flere tilstande på én gang, hvilket betyder, at kvantecomputere kan udføre komplekse beregninger langt hurtigere end selv de mest avancerede supercomputere.

Hidtil har kvantecomputere dog været ustabile og krævet ekstreme forhold, såsom temperaturer nær det absolutte nulpunkt, for at fungere pålideligt. Det er en af de største udfordringer, som forskere i feltet har forsøgt at løse.

Microsofts Majorana 1-chip forsøger at adressere disse problemer ved at bruge topologiske qubits, som ifølge virksomheden er langt mere stabile og mindre tilbøjelige til at miste information under beregninger.

Ifølge George Booth, professor i teoretisk fysik ved King’s College London, er Microsofts arbejde et imponerende teknisk fremskridt:

“Disse topologiske qubits beskytter den information, de bærer, ved at udnytte egenskaberne ved en ny type emergent partikel, en Majorana-fermion, hvilket betyder, at det er sværere for informationen at gå tabt under behandling,” udtaler Booth til The Guardian.

Microsofts kvantevision: En million qubits på én chip

Microsofts forskning er ikke kun akademisk – virksomheden har allerede store ambitioner for teknologien. I en videnskabelig artikel i Nature påpeger Microsofts forskere, at topokonduktorer gør det muligt at udvikle kvantesystemer, der kan skaleres op til en million qubits på en enkelt chip, på størrelse med en håndflade.

“Dette er en nødvendig milepæl for kvantecomputere for at kunne levere transformative, virkelige løsninger – såsom at nedbryde mikroplast til harmløse biprodukter eller udvikle selvreparerende materialer til byggeri, fremstilling eller sundhedssektoren,” lyder det i Microsofts pressemeddelelse.

Sådanne kvantecomputere kan i fremtiden også bruges til at optimering af forsyningskæder, udvikling af nye lægemidler og materialer, forbedring af kunstig intelligens samt potentielt at bryde nutidens avancerede krypteringsteknologier.

DARPA og det amerikanske forsvar er interesserede

Den amerikanske forsvarsorganisation DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) har allerede udvalgt Microsofts topokonduktor som én af to mulige veje til en industrielt anvendelig kvantecomputer inden 2033. Det er markant hurtigere end de fleste tidligere forudsigelser.

Den anden teknologi, som DARPA undersøger, er PsiQuantums fotoniske kvantecomputer, som baserer sig på lysbølger snarere end elektriske signaler til at skabe et kvantesystem.

Microsoft har tidligere mødt kritik for sine fremskridt inden for kvantecomputing, især efter at en tidligere videnskabelig artikel om topologiske qubits måtte trækkes tilbage på grund af videnskabelige fejl. Men denne gang ser Microsofts gennembrud ud til at være valideret af peer-reviewed forskning.

Eksperter: Gennembrud, men ikke uden udfordringer

Selvom Microsofts fremskridt er lovende, advarer forskere om, at der stadig er et stykke vej til en fuldt funktionel kvantecomputer.

Paul Stevenson, professor i fysik ved University of Surrey, kalder udviklingen en betydelig milepæl, men opfordrer til forsigtig optimisme:

“De nye papirer er et vigtigt skridt, men som med meget lovende forskning inden for kvantecomputing, er de næste skridt vanskelige, og før de er taget, er det for tidligt at være mere end forsigtigt optimistisk,” udtaler han til The Guardian.

Også Troy Nelson, teknologidirektør hos Lastwall, påpeger, at Microsofts kvantechip stadig mangler test i praktiske anvendelser:

“Hvad de har gjort, er at skabe en ny grundstruktur, vi kan bygge videre på. Nu skal vi løse produktionsproblemerne, såsom at opnå stordriftsfordele og reducere omkostningerne,” siger Nelson og tilføjer, at hvis topokonduktorer virkelig kan masseproduceres, vil det være lige så revolutionerende som siliciumtransistoren. (Business Insider)

Fremtiden: AI og kvantecomputere i samspil

Kvantecomputere vil forstærke kunstig intelligens yderligere

Satya Nadella mener, at kvantecomputing vil spille en nøglerolle i fremtiden for kunstig intelligens. I et interview på Dwarkesh Podcast forklarede han, hvordan AI og kvantecomputere kan komplementere hinanden:

“Hvis du har AI plus kvantecomputing, kan du måske bruge kvantecomputere til at generere syntetiske data, som AI derefter kan bruge til at træne bedre modeller til at forstå kemi, fysik eller andre komplekse systemer,” sagde Nadella.

Microsofts kvantechip er dog ikke den eneste udvikling i feltet. I december afslørede Google sin kvantechip “Willow”, som ifølge selskabet kan løse en standardberegning på under fem minutter, en opgave der ville tage verdens hurtigste supercomputer 10 septillioner år at gennemføre – længere end universets alder.

Men ikke alle er overbeviste om, at praktisk kvantecomputing er lige om hjørnet. Nvidia’s CEO, Jensen Huang, har for nylig udtalt, at teknologien stadig er 20 år fra at være virkelig nyttig.

Kvanteskift eller hype?

Microsofts Majorana 1-chip repræsenterer uden tvivl et vigtigt gennembrud i jagten på praktisk kvantecomputing. Men som med alle teknologiske revolutioner er der stadig store udfordringer at overvinde.

Hvis Microsoft kan realisere sin vision om en million qubits på en enkelt chip, kan det betyde en revolution inden for computing, videnskab og industri. Men indtil da vil både forskere og industrien følge udviklingen med en blanding af begejstring og forsigtig skepsis.

Relaterede artikler: