Majorana 1 odróżnia się od dotychczasowych procesorów kwantowych m.in. wykorzystanymi do jego budowy materiałami. Jak informują naukowcy, do jego stworzenia wykorzystano topoprzewodniki, unikalny materiał, który przyjmuje stan, który nie jest ani ciekły, ani stały, ani gazowy. To jednak dopiero początek. Teraz na jego bazie, naukowcy chcą zbudować funkcjonalny komputer kwantowy wyposażony w milion kubitów.
Majorana 1 może zmienić całą dziedzinę komputerów kwantowych nie do poznania. Jak przekonują jej konstruktorzy z Microsoftu, podstawowym celem ich pracy było rozwiązanie największej bolączki dotychczasowych komputerów kwantowych, czyli tolerancja błędów. Bez tego etapu nie da się bowiem prowadzić niezawodnych i skalowalnych obliczeń kwantowych. Na czym zatem polega wyjątkowość Majorany 1? Naukowcy wskazują tutaj na osiągnięcia z zakresu topologicznej informatyki kwantowej, która jak dotąd była jedynie hipotezą. Wszystko wskazuje na to, że teorię właśnie przeniesiono do rzeczywistości.
Komputery kwantowe powstają już od lat. Można tutaj spytać zatem, dlaczego jeszcze nie obserwujemy swoistej rewolucji kwantowej, o której zawsze w ich kontekście się mówi. Powodem są tutaj wciąż nękające dotychczasowe komputery kwantowe problemy ze stabilnością i korekcją błędów. Możliwe jednak, że teraz się to zmieni, bowiem kubit Majorany wykorzystuje stany kwantowe, które powinny być odporne na zakłócenia. U podstaw tej wyjątkowej odporności leży nowy materiał znajdujący się w nowym, nieopisanym wcześniej stanie materii oraz wykorzystanie dodatkowych kwazicząstek stabilizujących informację kwantową i pozwalających na skuteczną korekcję błędów na dużą skalę.
Warto tutaj dodać, że to dopiero początek prac nad nową konstrukcją, bowiem zaprezentowany teraz procesor wyposażony jest w 8 kubitów, a docelowo może mieć ich aż milion.
Z czego zatem zbudowana jest Majorana 1? Specjaliści z Microsoftu wskazują, że opracowany przez nich topologiczny nadprzewodnik zbudowany jest z warstw arsenku indu i aluminium. Pierwszy z nich jest półprzewodnikiem, a drugi nadprzewodnikiem. W temperaturach zbliżonych do zera absolutnego powstają z niego nadprzewodzące nanodruty, które mogą przechowywać informacje kwantowe znacznie stabilniej niż dotychczasowe kubity.
Czytaj także: Gigantyczne osiągnięcie Google. To może być przełom w świecie komputerów kwantowych
Oczywiście nie oznacza to, że konstruktorzy mają już „z górki”. Wciąż potężnym wyzwaniem będzie skalowalność tej konstrukcji. W konwencjonalnych procesorach kwantowych kubity wymagają stałej korekcji błędów. Im więcej zatem mamy samych kubitów w procesorze, tym korekcja staje się coraz większym wyzwaniem. Specjaliści z Microsoftu przyznają, że w przypadku Majorana 1 takiego problemu nie ma. Kubity topologiczne same w sobie są po prostu odporne na zakłócenia, a więc nie generują błędów. Siłą rzeczy, skalowanie w takim przypadku powinno być łatwiejsze i efektywniejsze.
Czy tak się jednak stanie? Microsoft aktualnie pracuje nad stworzeniem prototypu tolerującego błędy opartego na pojedynczym kubicie tetronowym. Jeżeli naukowcy podołają, to będzie to pierwszy w historii skalowalny komputer kwantowy odporny na błędy. Po takim osiągnięciu pozostanie jedynie stworzenie pełnowymiarowego komputera kwantowego wyposażonego w milion kubitów.
