Hear from the Microsoft team behind the recent breakthrough in physics and quantum computing demonstrated by the new Majorana 1 chip, engineered from an entirely new material that has the potential to scale to millions of qubits on a single chip. Find out what is possible...
Chapters:
0:00 - Introducing Majorana 1
1:26 - Why does quantum computing matter?
2:47 - Qubits, the building blocks of quantum computing
5:05 - Understanding the topological state
7:00 - How the Majorana 1 chip works
9:10 - How quantum and classical computing work together
10:13 - The Quantum Age
Learn more: https://news.microsoft.com/source/features/ai/microsofts-majorana-1-chip-carves-new-path-for-quantum-computing/
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0:00 - Introducing Majorana 1
1:26 - Why does quantum computing matter?
2:47 - Qubits, the building blocks of quantum computing
5:05 - Understanding the topological state
7:00 - How the Majorana 1 chip works
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TecnologíaTranscripción
00:00Was würde die Welt mit einem Computer aussehen, der die Regeln der Natur präzise modellieren könnte?
00:08Das ist der Wunsch von Quantum Computing. Aber es gab immer Leitungen.
00:15NOW ist eines unserer längsten laufenden Forschungsprojekte.
00:19Unser Team bei Microsoft hat eine subatomische Partikel genommen, die bis jetzt nur theoretiert wurde,
00:26und nicht nur beobachtet, sondern kontrolliert.
00:30Wir entwickeln ein ganz neues Material und eine neue Architektur für Quantum Computing.
00:37Eine, die auf einem einzigen Chip zu Millionen Kubikmetern umgehen kann.
00:44Das ist kein Werk der Wissenschaft, sondern ein Werk der Wissenschaft und Kunst.
00:48Ich muss ehrlich sein, einige dieser Ideen klingen ein bisschen wie Science-Fiction.
00:52Es wird Probleme, die nicht lösen können, lösen,
00:55durch die gemeinsame Macht aller Welt-Computers heute,
00:59und Verabschiedungen, um Feldern zu revolutionieren,
01:02wie Medizin, Materialwissenschaften und unser Verständnis der natürlichen Welt.
01:10Unser erster Quantum-Prozessor, basierend auf dieser Architektur, ist der Majorana 1.
01:16Der Majorana 1 ist eine Technologie, die die Welt der Computer entwickelt.
01:26Ich war immer fasziniert mit Puzzlen und Herausforderungen
01:30und mit Mathematik und Computern.
01:33Als ich gelernt habe, dass es einen Computer gibt, der noch nicht existiert,
01:36aber Probleme lösen kann, die wir nicht mit unserem digitalen,
01:39all unseren Computern lösen konnten, war ich einfach fasziniert.
01:43Ich wollte lernen, wie ich dem Computer helfen kann.
01:46Über die Jahre kam ich zu Problemen,
01:48die man nicht mit den stärksten Computern lösen konnte.
01:51Aber dann, über Zeit, habe ich mir gedacht,
01:53ich könnte das lösen, wenn ich einen Quantum-Computer hätte.
01:56Ein Laptop kann ein Problem von 10 Elektronen lösen.
01:59Ein Supercomputer kann ein Problem von 20 Elektronen lösen.
02:03Aber kein klassischer Computer in der Welt kann genau das Gehär
02:07von 30, 40 oder 50 Elektronen lösen.
02:11Die Nummer 30, 40, 50 Elektronen,
02:14diese Zahlen sind scheinbar klein,
02:17aber sie brauchen bis zum Leben in der Universität
02:20Zeitstellen, um mit allen Computern der Welt zusammen zu arbeiten.
02:24Das ist, bis du einen zertifizierten Quantum-Computer hast,
02:27der diese Probleme effizient lösen kann.
02:30Diese Ausgaben sind so kompliziert,
02:32dass, wenn der klassische Computer so groß wie die ganze Planet wäre,
02:36er es noch nicht komputieren könnte,
02:38nur um eine konstruktive Höhe zu erzielen.
02:40Ein Quantum-Computer kann es und kann es sehr, sehr gut.
02:46Am Kern eines Quantum-Computers sind diese Qubits.
02:49Qubits sind wie unsere klassischen Bits.
02:52Das sind im Prinzip 0s und 1s in einem Transistor.
02:56Und wir brauchen das Analog in der Quantum-Computierung.
02:59Das Analog ist ein Qubit, ein Quantum-Bit,
03:02das als das Kerninformationen-Unit dient.
03:05Das ist, wo wir die Informationen aufbauen
03:07und dann auf diese Qubits prozessieren,
03:09um zu komputieren und letztendlich Lösungen herauszufinden.
03:14Es gibt viele verschiedene Arten, um ein Qubit zu kreieren.
03:18Der Grund, weshalb Quantum-Computing so langsam ist,
03:22ist, dass die Industrie mit Problemen,
03:25die Qubits nachvollziehbar machen und das Geräusch resistent machen,
03:28struggelt.
03:29Der Fortschritt ist zunehmend.
03:31Die Herausforderung ist,
03:32dass Qubits im Allgemeinen ziemlich delikat sind.
03:34Deshalb brauchen wir Qubits, die wirklich stabil sind.
03:37Aber man will, dass das nicht zu einem Kosten kommt,
03:39weil man die Qubits nicht wirklich groß machen will.
03:42Das ist einer der Gründe, um sie stabiler zu machen.
03:44Aber wenn sie wirklich groß sind,
03:46und man noch viele von ihnen braucht,
03:48dann wie wird man sie alle in das System befestigen?
03:51Man will nicht mit etwas der Größe eines Warehouses umgehen.
03:55Und man will nicht, dass die Qubits langsam werden.
03:59Denn wenn man den Preis bezahlt, um etwas stabil zu machen,
04:03muss man sehr langsam umgehen.
04:05Dann wird eine Komputation, die einen Monat dauert,
04:08eine Dekade dauern.
04:09Und dann ist es nicht nützlich.
04:11In den ersten Tagen der Komputation benutzten Menschen
04:13Vakuumtuben.
04:14Und mit dieser Technologie konnte man sehr gute Computer bauen.
04:18Und dann wurde der Transistor entwickelt.
04:20Und die ersten Transistoren waren nicht unbedingt so groß.
04:23Aber es wurde über Zeit klarer,
04:25als der Transistor und der integrierte Kabel entstanden sind,
04:28dass das die Technologie der Zukunft sein wird.
04:30In dem Sinne, dass die erste Generation der Qubits
04:34vielleicht nicht das ist, was uns zu der nächsten Stelle bringt,
04:36wo wir die Probleme, die ich erwähnte,
04:38die wirklich wichtig sind, wirklich lösen können.
04:40Und deshalb müssen wir ein Material entwickeln,
04:42und deshalb eine Quantenprozessung,
04:44die die richtigen Eigenschaften hat.
04:46Für uns wollen wir etwas,
04:48das eine gewöhnliche Errorversicherung hat.
04:51Und viele dieser Ideen wurden in dem Kontext der Software
04:54und der Quantenerrorversicherung erforscht.
04:56Aber man kann viele dieser Ideen in die Hardware bauen.
04:59Also, wie man dieses Qubit designt, ist wichtig.
05:08Wir sehen die Staaten der Materie jeden Tag.
05:10Soliden halten ihre Form.
05:12Flüssige verändern sich, aber halten ihr Volumen.
05:15Gase verbreiten sich, um den Raum, in dem sie befinden, zu füllen.
05:18All das wird letztendlich definiert,
05:20wie ihre Atome verhalten werden.
05:22Aber was, wenn es mehr gäbe?
05:24Was, wenn man unter den richtigen Bedingungen
05:26mehr enginieren könnte?
05:29Staaten, die nur einmal theorisiert wurden,
05:32die verändern, wie subatomische Partikel
05:35tatsächlich verhalten werden?
05:37100 Jahre her,
05:39haben Mathematiker eine neue Form der Materie
05:42berechnet, die topologische Form.
05:45Und seitdem haben Recherchen
05:47eine sehr spezifische,
05:49sehr nützliche Quasipartikel darin besucht.
05:52Die Majorana-Partikel.
05:54Letztes Jahr konnten wir sie
05:57zum ersten Mal beobachten.
06:00Und dieses Jahr können wir sie kontrollieren
06:03und ihre einzigen Eigenschaften nutzen,
06:05um einen Topokonduktor zu bauen.
06:08Einen neuen Typ von Semikonduktor,
06:11der auch als Superkonduktor funktioniert.
06:15Mit diesem Material können wir
06:17eine ganz neue grundlegende Architektur
06:20für unsere Quantencomputereinheiten bauen.
06:22Eine topologische Form,
06:24die uns ermöglicht,
06:26nicht nur Zehntausende oder Hunderttausende
06:28Quadratkilometer auf einem Chip zu reduzieren,
06:30sondern Millionen.
06:32Alles in der Hand.
06:34Die Theorie von Majorana zeigt,
06:36dass es mathematisch möglich ist,
06:38einen Partikel zu haben,
06:40der seine eigene Antipartikel ist.
06:42Das bedeutet, man kann zwei dieser Partikel
06:44zusammenbringen,
06:46und sie könnten sich zerstören,
06:48und es bleibt nichts übrig.
06:50Oder man kann zwei Partikel nehmen,
06:52sie zusammenbringen,
06:54und man hat nur zwei Partikel.
06:56Manchmal ist es nichts,
06:58der Zerostate,
07:00und manchmal ist es das Elektron,
07:02der Einstate.
07:04Es hat sich wirklich Zeit genommen,
07:06ein Gerät zu bauen,
07:08ein Chip zu bauen,
07:10das diese
07:12wirklich
07:14elusive Partikel hat.
07:16Wir haben ein Chip gebaut,
07:18das die Präsenz
07:20von Majorana messbar machen kann.
07:24Majorana ermöglicht uns,
07:26ein topologisches
07:28Quadrat zu schaffen.
07:30Ein topologisches Quadrat ist
07:32reliabel, klein
07:34und kontrollabel.
07:36Das löst das Geräuschproblem,
07:38das Fehler und Quadrate schafft.
07:40Jetzt, dass wir diese
07:42topologischen Quadrate haben,
07:44können wir eine ganz neue
07:46quantumische Architektur bauen,
07:48den topologischen Kern,
07:50der auf einem kleinen Chip
07:52bis zu 1 Mio. topologischen Quadraten
07:54aufbauen kann.
07:56Jedes Atom in diesem Chip
07:58wird verpflichtend gelegt.
08:00Es wird vom Boden aus gebaut.
08:02Es ist eine ganz neue
08:04Form der Matter.
08:06Denkt an uns,
08:08indem ihr es
08:10Atom für Atom malt.
08:12In einem normalen Chip wird
08:14die Mathe mit Elektronen gemacht.
08:16Wir benutzen keine Elektronen
08:18für die Mathe,
08:20wir benutzen Majorana für die Mathe.
08:22Es ist ein ganz neues Partikel.
08:24Es ist ein halber Elektron.
08:26Wenn wir uns das Design
08:28dieses Chips anschauen,
08:30können wir so viel
08:32auf einen kleinen Formfaktor
08:34befestigen.
08:36Außerdem wollen wir
08:38keine Jahrzehnte
08:40für eine Lösung warten.
08:42Dieses Chip bietet
08:44die richtige Geschwindigkeit,
08:46um Lösungen aus dem Chip
08:48in einer reasonablen,
08:50effizienten Zeit zu bekommen.
08:52Das ist das Schöne
08:54an diesem Quadratdesign,
08:56dem topologischen Quadrat.
08:58Es hat die richtige Größe,
09:00die richtige Geschwindigkeit
09:02und die richtige Kontrollfähigkeit.
09:04All das zusammen bedeutet,
09:06dass es die Möglichkeit hat,
09:08wie keiner andere zu umzuschalten.
09:12Das System, das wir konstruieren,
09:14funktioniert so,
09:16dass man den Quantenzelerator hat,
09:18eine klassische Maschine,
09:20die mit ihr arbeitet
09:22und sie kontrolliert.
09:24Dann gibt es die Application,
09:26die zwischen klassischer und quantischer
09:28funktioniert,
09:30abhängig davon,
09:32was passiert ist.
09:34Die Ergebnisse werden
09:36auf der klassischen Seite
09:38resynthesisiert und zurückgegeben
09:40zum Endergebnis.
09:42Dort, wo der Quantenzelerator
09:44leuchtet, kann er
09:46Simulationen machen,
09:48besonders in Chemie und Materialien,
09:50die extrem präzise sind.
09:52So präzise wie ein
09:54eigentliches Wetlab-Experiment.
09:56Stell dir vor,
09:58dass ein Wissenschaftler
10:00das zum ersten Mal richtig macht.
10:02Wenn du in ein Labor gehst,
10:04musst du nicht mehr experimentieren.
10:06Stell dir vor,
10:08dass du eine Batterie einmal laden kannst
10:10und dir niemals Sorgen machen musst.
10:12Was kannst du mit 1 Mio. Qubits machen?
10:16In den letzten Jahren
10:18gab es eine Explosion
10:20von artificieller Intelligenz,
10:22Co-Piloten.
10:24Und was
10:26so inspirierend ist
10:28mit einem Quantumcomputer,
10:30ist, dass mit einem Quantumcomputer
10:32die AI-Fähigkeit erhöht wird.
10:34Es kann
10:36noch mehr Entdeckung
10:38bringen.
10:40Was mich über Quantumcomputing
10:42aufregt, ist,
10:44dass es uns die Möglichkeit gibt,
10:46viele dieser Herausforderungen
10:48auf grundlegendem Niveau zu beherrschen,
10:50indem wir neue Chemikalien, neue Drogen,
10:52neue Enzyme
10:54für die Ernährung produzieren.
10:56Es ist ein bisschen beeindruckend,
10:58denn wir haben uns das
11:00vor ein paar Jahren gedacht.
11:02Wir nennen die Äger der Menschheit
11:04Materiale.
11:06Wir haben über die Stahl-Äger gesprochen,
11:08über die Bronze-Äger und die Stahl-Äger.
11:10Die Stahl-Äger,
11:12die Silikon-Äger,
11:14definieren unsere Kultur,
11:16definieren die Menschheit,
11:18definieren unseren Fortschritt.
11:20Was könnte stärker sein,
11:22als eine Maschine,
11:24mit der wir
11:26mit Materialien arbeiten?
11:28Unsere Leidenschaft hat
11:30in den letzten 17 Jahren
11:32an diesem Programm gearbeitet.
11:34Es ist das längste laufende
11:36Forschungsprogramm der Firma.
11:38Und nach 17 Jahren,
11:40als wir unsere Ergebnisse
11:42zeigen, zeigen wir Ergebnisse,
11:44die nicht nur unglaublich sind,
11:46sie sind echt.
11:50Sie sind echt,
11:52weil sie grundsätzlich
11:54definieren, wie die nächste
11:56Phase der Quantenreise
11:58stattfindet.
12:00Wir befinden uns an der Kante
12:02eines Quantum-Ägers,
12:04und Majorana I
12:06ist nur der Anfang.
12:22www.quantenreise.com