Microsoft победила квантовый хаос с помощью Майораны

Квантовые компьютеры — машины, которые используют законы квантовой механики для обработки информации. Они обещают решать задачи, которые недоступны для современных классических компьютеров, такие как моделирование сложных химических и физических процессов, оптимизация больших систем, шифрование и дешифрование данных и многое другое.


Однако создание квантового компьютера представляет собой огромный научный и технологический вызов. Основная единица квантовой информации — кубит — очень чувствительна к любым внешним воздействиям, которые могут нарушить ее квантовое состояние и привести к потере информации и ошибкам в вычислениях. Поэтому необходимо разработать способы защиты и коррекции кубитов от декогеренции и шума.

Microsoft выбрала уникальный подход к созданию квантового компьютера, который основан на использовании особых частиц под названием майорановские фермионы. Это квазичастицы, которые являются своими собственными античастицами и которые могут образовываться на границе между сверхпроводником и нормальным проводником. Они имеют топологическую защиту от декогеренции и могут быть использованы для создания топологических кубитов — нового типа кубитов, которые ожидается, что будут более стабильными и масштабируемыми, чем другие известные типы кубитов.

Недавно Microsoft объявила о значительном прорыве в области квантовых вычислений. Компании удалось создать и контролировать тип частиц под названием Майорана, которая считается необходимым для создания масштабируемых и стабильных кубитов, основных единиц квантовой информации. Это достижение сравнивают с изобретением стали, которое привело к промышленной революции.

Для демонстрации майорановских фермионов Microsoft разработала специальные устройства, которые позволяют индуцировать топологическую фазу материи с двумя майорановскими фермионами на концах одномерного проводника. Эти устройства также позволяют измерить топологический зазор — величину, которая характеризует стабильность топологической фазы. Это первый шаг из шести по плану Microsoft по созданию топологического кубита.


— Четан Наяк, вице-президент по квантовому аппаратному обеспечению в Microsoft.

Microsoft планирует использовать свои достижения в области квантовых вычислений для создания квантового суперкомпьютера, который будет доступен для клиентов через облачную платформу Azure Quantum. Это позволит ускорить научные открытия и инновации в различных областях, таких как химия, материаловедение, оптимизация, шифрование и многое другое.


— Сатья Наделла, главный исполнительный директор Microsoft.

Не все верят в прорыв Microsoft

Некоторые эксперты сомневаются в достоверности и значимости результатов компании по майорановским фермионам. Несмотря на энтузиазм Microsoft и ее партнеров по поводу демонстрации майорановских фермионов, не все ученые разделяют их оптимизм. Некоторые эксперты высказали сомнения в том, что компания действительно создала и контролировала эти частицы, а также в том, что они могут быть использованы для построения топологических кубитов.


 — Леонард Сасскинд, профессор физики из Стэнфордского университета, который считается одним из основателей теории струн.

Он также утверждал, что майорановские фермионы не могут быть использованы для создания кубитов, так как они не обладают достаточной свободой для хранения информации.

Другой критик — Дэвид Дивенсензо, профессор физики из Исследовательского центра IBM в Цюрихе, который является одним из пионеров квантовых вычислений. Он сказал в интервью журналу Nature, что результаты Microsoft неубедительны и что они не доказывают ничего. Он также заметил, что компания не показала, как она может манипулировать майорановскими фермионами для выполнения квантовых операций.

Microsoft отстаивает свои результаты и утверждает, что они были проверены независимыми экспертами и опубликованы в рецензируемых научных журналах. Компания также говорит, что она продолжает работать над развитием топологического кубита и что она надеется показать его работоспособность в ближайшие годы.


 — Четан Наяк.