Microsoft Azure Quantum

Microsoft Azure Quantum es una plataforma de computación cuántica en la nube pública desarrollada por Microsoft , que ofrece hardware, software y soluciones cuánticas para que los desarrolladores creen aplicaciones cuánticas. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Admite diversas arquitecturas de hardware cuántico de socios como Quantinuum , IonQ y Atom Computing . ^{[ 3 ]} Para ejecutar aplicaciones en la plataforma en la nube, Microsoft desarrolló el lenguaje de programación cuántica Q# . ^{[ 4 ]}

Azure Quantum también incluye una plataforma para la investigación científica, Azure Quantum Elements . Utiliza inteligencia artificial , computación de alto rendimiento y procesadores cuánticos para ejecutar simulaciones moleculares y cálculos en química computacional y ciencia de los materiales. ^{[ 5 ]}

Azure Quantum se anunció por primera vez en Microsoft Ignite en 2019. ^{[ 6 ]} La plataforma se abrió para vista previa pública en 2021, ^{[ 1 ]} y Azure Quantum Elements se lanzó en 2023. ^{[ 5 ]}

Además de sus socios de hardware en la plataforma, Microsoft está desarrollando una computadora cuántica topológica con cúbits inherentemente resistentes a errores. El enfoque se basa en cuasipartículas de Majorana , que actúan como sus propias antipartículas y tienen una carga y energía iguales a cero, lo que hace que los cúbits sean más resistentes a las perturbaciones. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

En septiembre de 2023, investigadores de Azure Quantum encontraron evidencia consistente con la creación y el control de cuasipartículas de Majorana para la computación cuántica topológica. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

En noviembre de 2024, el sistema de virtualización de cúbits creó 24 cúbits lógicos entrelazados —un nuevo récord— en un procesador de átomos neutros. ^{[ 10 ]} El trabajo demostró la detección y corrección de errores durante la realización de cálculos, incluyendo la primera demostración registrada de corrección de pérdidas en un sistema comercial de átomos neutros de Atom Computing. ^{[ 11 ]}

Microsoft has also introduced three levels of implementation for quantum computing: foundational (noisy intermediate-scale qubits), resilient (reliable logical qubits), and scale (quantum supercomputers).^[7][12]

In 2024, Microsoft applied a qubit virtualization system to Quantinuum's trapped ion quantum computer to create 12 logical qubits, the most reliable logical qubits on record at the time.^[13] The work built upon a previous demonstration that reached error rates 800 times better than the achievement of the same quantum computer without virtualization.^[13][14]

Microsoft and Photonic also performed a teleported CNOT gate between qubits physically separated by 40 meters. The work confirmed remote quantum entanglement between T-centers - a requirement for long-distance quantum communication.^[15]

In 2025, Microsoft reported the creation of Majorana 1,^[16] which is the world's first quantum chip powered by a topological core architecture. The work created a new class of materials called topoconductors, which use topological superconductivity to control hardware-protected topological qubits.^[16][17] The research utilized a method to determine fermion parity in Majorana zero modes in a single shot – validating a necessary ingredient for utility-scale topological quantum computation architectures based on measurement.^[18]

For quantum applications, Azure Quantum developed Q# (pronunciation: Q Sharp), a quantum programming language, and an open-source software development kit for quantum algorithm development and simulation.^[1]

The Azure Quantum Resource Estimator estimates resources required to execute a given quantum algorithm on a fault-tolerant quantum computer.^[19]

In 2023, Azure Quantum Elements added Microsoft Copilot, a GPT-4 based large language model tool to query and visualize data, write code, and initiate simulations.^[7]

The same year, Microsoft developed Quantum Intermediate Representation (QIR) from LLVM as a common interface between programming languages and target quantum processors.^[20]

Microsoft también desarrolló métodos algorítmicos eficientes en compuertas para realizar pasos de Trotter más rápidos con menor complejidad de compuertas, lo que permite simulaciones cuánticas eficientes que reducen los recursos de hardware cuántico necesarios. ^{[ 21 ]}

La plataforma Azure Quantum Elements combina inteligencia artificial (IA) y computación de alto rendimiento tradicional con herramientas cuánticas para la investigación en ciencia de materiales, química y farmacéutica. ^{[ 22 ]} La plataforma utiliza modelos de IA basados ​​en la física y algoritmos avanzados para procesar datos de investigación complejos y extraer conclusiones. ^{[ 23 ]}

En enero de 2024, Microsoft y el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico utilizaron IA y computación de alto rendimiento (HPC) para modelar y evaluar 32 millones de nuevos materiales candidatos con el fin de desarrollar un material más eficiente para baterías recargables. El proyecto conjunto generó nuevos materiales candidatos y luego realizó una búsqueda hiperacelerada entre ellos para encontrar un único candidato adecuado que pudiera reemplazar potencialmente a las baterías de iones de litio. ^{[ 24 ]}

En julio de 2024, Microsoft lanzó una herramienta de química generativa para Azure Quantum Elements que utiliza IA generativa para identificar las moléculas adecuadas para una aplicación específica. Microsoft también lanzó una herramienta de teoría funcional de la densidad acelerada para simular la estructura electrónica de una molécula mediante la teoría funcional de la densidad (DFT). ^{[ 25 ]}

Microsoft también utilizó dos cúbits lógicos integrados con IA y computación de alto rendimiento en la nube para resolver un problema práctico de química. ^{[ 26 ]} Según Microsoft, este estudio de caso sobre reacciones catalíticas que producen moléculas quirales representa la primera vez que un sistema HPC, IA y hardware de computación cuántica se han implementado juntos para resolver un problema científico específico. ^{[ 26 ]}

En la industria farmacéutica, Azure Quantum Elements y la plataforma HPC se integraron con la información biológica computacional y de laboratorio húmedo de 1910 Gentetics, la automatización de laboratorio impulsada por robótica y modelos de IA multimodales para el descubrimiento de fármacos. ^{[ 27 ]}

• Lista de procesadores cuánticos