Microsoft ontdekt een nieuwe toestand van materie voor quantum computing

Microsoft kondigde een doorbraak aan in quantum computing gebaseerd op topologische supergeleiding, een nieuwe toestand van materie die volgens het bedrijf de bouw van functionele quantumcomputers in de komende jaren mogelijk zal maken.

Het onderzoek, gepubliceerd in Nature , beschrijft hoe Microsoft een quantumprocessor genaamd Majorana 1 heeft ontwikkeld , gebaseerd op een deeltje dat bekendstaat als een Majorana-fermion .

Chetan Nayak, natuurkundige aan de Universiteit van Californië en hoofdonderzoeker van Microsoft Azure Quantum, zei dat de ontdekking een cruciale stap voorwaarts is voor quantumcomputing.

“We zullen over jaren, en niet over decennia, een fouttolerante quantumcomputer hebben”, aldus Nayak.

De doorbraak van Microsoft ligt in de creatie van een deeltje met unieke kwantumeigenschappen , waardoor stabielere qubits kunnen worden gevormd dan conventionele qubits.

De stabiliteit van qubits is een van de grootste uitdagingen in quantum computing, omdat quantumdeeltjes doorgaans binnen milliseconden hun eigenschappen verliezen .

Om deze nieuwe toestand van materie te creëren, combineerde het onderzoeksteam indiumarsenide , een halfgeleider, met aluminium, een supergeleider. Wanneer deze materialen worden afgekoeld tot -273,15 °C en worden blootgesteld aan specifieke magnetische velden, ontstaan ​​er topologische supergeleidende nanodraden met Majorana Zero Modes (MZM) aan hun uiteinden.

Het Majorana-fermion werd in 1937 door de natuurkundige Ettore Majorana bedacht, maar het bestaan ​​ervan in materialen die toepasbaar zijn in quantumcomputing is een wetenschappelijke uitdaging.

Microsoft beweert dit obstakel te hebben overwonnen en pariteitsmeting te hebben ontwikkeld, een methode waarmee kan worden gecontroleerd of qubits informatie bevatten zonder fouten.

Deze validatie werd uitgevoerd met behulp van single-shot fermionpariteitsmetingen, een techniek die definitieve resultaten oplevert zonder dat het nodig is om meerdere metingen te middelen.

De aankondiging heeft verwachtingen gewekt in de technologiesector, maar is door sommige experts ook met scepsis ontvangen. George Booth, hoogleraar theoretische natuurkunde aan King's College London, benadrukte het verschil tussen de strategie van Microsoft en die van andere bedrijven die het aantal qubits willen vergroten en tegelijkertijd technieken willen ontwikkelen om fouten te corrigeren.

“Ze bewijzen niet ondubbelzinnig dat ze een complete topologische qubit kunnen meten, maar ze komen dicht in de buurt van een levensvatbare topologische qubit”, aldus Booth.

In het verleden moesten enkele Microsoft-onderzoeken over dit onderwerp worden ingetrokken vanwege fouten, wat tot enige bedenkingen leidde in de wetenschappelijke gemeenschap. "Ik denk dat er bij velen nog steeds sprake is van een gezonde scepsis over de tijdschalen voor de roadmaps van sommige van deze technologiebedrijven", aldus Booth, die waarschuwde dat het tijdsbestek van "jaren" van Microsoft nog moet worden bevestigd door praktische vooruitgang.

Ondanks deze bedenkingen is de aankondiging een stap voorwaarts in de race om een ​​werkende quantumcomputer te bouwen. Als de haalbaarheid van topologische qubits wordt bevestigd, zou de technologie de ontwikkeling van schaalbare en fouttolerante quantumcomputers mogelijk kunnen maken. Dit is een doel dat nog steeds een uitdaging vormt op het gebied van quantumcomputing.