Microsoft odkrywa nowy stan materii dla komputerów kwantowych

Firma Microsoft ogłosiła przełom w komputerach kwantowych oparty na nadprzewodnictwie topologicznym, nowym stanie materii, który według firmy umożliwi budowę funkcjonalnych komputerów kwantowych w nadchodzących latach.

Badania opublikowane w czasopiśmie Nature szczegółowo opisują, w jaki sposób Microsoft opracował procesor kwantowy o nazwie Majorana 1 , oparty na cząstce zwanej fermionem Majorany .

Chetan Nayak, fizyk z University of California i główny badacz w Microsoft Azure Quantum, powiedział, że odkrycie to stanowi kluczowy krok naprzód w dziedzinie komputerów kwantowych.

„Za kilka lat, a nie za dekady, będziemy mieli komputer kwantowy odporny na błędy” – powiedział Nayak.

Przełomem w odkryciach Microsoftu było stworzenie cząstki o wyjątkowych właściwościach kwantowych , która jest w stanie tworzyć kubity bardziej stabilne niż konwencjonalne.

Stabilność kubitów jest jednym z największych wyzwań w komputerach kwantowych, ponieważ cząstki kwantowe zazwyczaj tracą swoje właściwości w ciągu milisekund.

Aby stworzyć nowy stan materii, zespół badawczy połączył arsenek indu , półprzewodnik, z aluminium, nadprzewodnikiem. Po schłodzeniu tych materiałów do temperatury -273,15 °C i wystawieniu ich na działanie określonych pól magnetycznych powstają topologiczne nadprzewodzące nanodruty , które na swoich końcach wykazują mody zerowe Majorany (MZM).

Teorię fermionu Majorany opracował w 1937 r. fizyk Ettore Majorana, ale jego występowanie w materiałach mających zastosowanie w komputerach kwantowych okazało się wyzwaniem naukowym.

Firma Microsoft twierdzi, że pokonała tę przeszkodę i opracowała metodę pomiaru parzystości, która pozwala sprawdzić, czy kubity przechowują informacje bez błędów.

Walidację przeprowadzono, wykorzystując pojedyncze pomiary parzystości fermionów – technikę umożliwiającą uzyskanie definitywnych wyników bez konieczności uśredniania wielu pomiarów.

Ogłoszenie to wzbudziło duże oczekiwania w branży technologicznej, ale niektórzy eksperci przyjęli je sceptycznie. George Booth, profesor fizyki teoretycznej w King’s College London, podkreślił różnicę między strategią Microsoftu a strategiami innych firm, które dążą do zwiększenia liczby kubitów, opracowując jednocześnie techniki korygowania błędów.

„Nie udowadniają jednoznacznie, że są w stanie zmierzyć kompletny kubit topologiczny, ale są blisko wykonalnego kubitu topologicznego” – powiedział Booth.

W przeszłości niektóre badania firmy Microsoft na ten temat musiały zostać wycofane z powodu błędów, co wywołało pewne zastrzeżenia w środowisku naukowym. „Myślę, że wielu ludzi nadal podchodzi ze zdrowym sceptycyzmem do harmonogramów realizacji planów niektórych z tych firm technologicznych” – powiedział Booth, przestrzegając, że ramy czasowe Microsoftu określone na „lata” muszą zostać potwierdzone przez praktyczny postęp.

Pomimo tych zastrzeżeń, ogłoszenie to stanowi krok naprzód w wyścigu mającym na celu zbudowanie działającego komputera kwantowego. Jeśli wykonalność kubitów topologicznych zostanie potwierdzona, technologia ta może umożliwić stworzenie skalowalnych i odpornych na błędy komputerów kwantowych, co wciąż stanowi wyzwanie w dziedzinie obliczeń kwantowych.