Majorana 1 és un dispositiu de maquinari desenvolupat per Microsoft Azure Quantum, amb possibles aplicacions per a la computació quàntica. És el primer dispositiu produït per Microsoft destinat al seu ús en computació quàntica. És un dispositiu híbrid d'arseniur d'indi i alumini que admet superconductivitat a baixes temperatures. Microsoft afirma que mostra alguns senyals d'allotjar modes zero de Majorana de frontera.Microsoft Azure Quantum; El dispositiu pot allotjar vuit qubits. Els modes zero de Majorana, si es confirmen, podrien tenir una aplicació potencial per a la fabricació de qubits topològics i, finalment, d'ordinadors quàntics topològics a gran escala.
En el seu anunci del febrer de 2025, Microsoft va afirmar que el Majorana 1 representa un progrés en el seu projecte de llarga durada per crear un ordinador quàntic basat en qubits topològics. L'anunci ha generat entusiasme i escepticisme dins de la comunitat científica, atesa l'absència de proves públiques definitives que el dispositiu Majorana 1 exhibeixi els modes zero de Majorana.
Rerefons La recerca en computació quàntica s'ha enfrontat històricament a reptes per aconseguir l'estabilitat i l'escalabilitat dels qubits. Els qubits tradicionals, com els basats en circuits superconductors o ions atrapats, són altament susceptibles al soroll i la descoherència, que poden introduir errors en els càlculs. Per superar aquestes limitacions, els investigadors han estat explorant diversos enfocaments per construir ordinadors quàntics més robustos i tolerants a fallades. Els qubits topològics, teoritzats per primera vegada el 1997 per Alexei Kitaev i Michael Freedman, ofereixen una solució prometedora codificant la informació quàntica d'una manera que està inherentment protegida de les pertorbacions ambientals. Aquesta protecció prové de les propietats topològiques del sistema, que són resistents a les pertorbacions locals. L'enfocament de Microsoft, basat en fermions de Majorana en heteroestructures semiconductores-superconductores, és un dels diversos esforços per aconseguir la computació quàntica topològica.
Controvèrsia El maquinari quàntic de Microsoft ha estat objecte de controvèrsia des del seu article retractat d'alt perfil a Nature el 2018, i l'anunci de Majorana 1 ha generat tant entusiasme com escepticisme dins de la comunitat científica. Un treball relacionat amb el xip quàntic de Microsoft de Nature Communications el 2017 ha estat qüestionat, a causa d'un presumpte processament de dades no revelat.
Afirmacions sobre la creació d'una unitat de processament quàntic En l'anunci de Majorana 1, el dispositiu de maquinari es va descriure com "la primera unitat de processament quàntic (QPU) del món alimentada per un nucli topològic". Les demostracions de maquinari actualment disponibles només mostren un mètode de lectura,Microsoft Azure Quantum; i no mostren cap processament quàntic en el mode zero. A més, la demostració disponible públicament no prova la coherència del seu sistema quàntic de dos nivells. Això contrasta amb altres QPU, que normalment demostren tant informació quàntica coherent com operacions lògiques coherents sobre aquesta informació quàntica.
Afirmacions sobre la creació d'un mode zero de Majorana En el seu comunicat de premsa del febrer de 2025, Microsoft va afirmar que "l'article de Nature marca la confirmació revisada per experts que Microsoft ha... estat capaç de crear partícules de Majorana". Això contrasta amb el contingut de l'article de Nature,Microsoft Azure Quantum; en què els autors afirmen que les mesures "no determinen, per si soles, si els estats de baixa energia detectats per interferometria són topològics".
La raó de la incertesa és la dificultat de distingir els modes de Majorana i els modes d'Andréiev. Tots dos tipus de modes poden existir en els tipus de dispositius que Microsoft està construint. Els modes de Majorana són topològics i es podrien utilitzar potencialment per fer un ordinador quàntic topològic, però els modes d'Andréiev són topològicament trivials i no són directament útils per fer un ordinador quàntic. Els resultats actuals de Majorana 1 són completament coherents amb la possibilitat que el dispositiu consti de modes d'Andréiev i no contingui cap mode de Majorana.Microsoft Azure Quantum;
La dificultat per distingir entre els modes de Majorana i altres possibilitats topològicament trivials com els modes d'Andréiev també va ser la font de la retractació de Nature de gran repercussió el 2018. En aquest article, els autors, que estaven afiliats a Microsoft, afirmaven tenir proves concloents dels modes zero de Majorana, però es va demostrar que les dades eren totalment coherents amb els modes d'Andréiev.
Afirmacions de la creació d'un "nou estat de la matèria" En els seus comunicats de premsa del febrer de 2025, Microsoft va afirmar que el dispositiu de maquinari Majorana 1 creava "un nou estat de la matèria que abans només existia en teoria". Això contrasta amb la llarga història d'experiments basats en nanofils semiconductors en règims similars al que exhibia el xip Majorana 1, que suposadament hauria d'estar en el mateix estat de la matèria. Això es destaca al fitxer de revisió per parells de l'article Majorana 1 de Microsoft,Microsoft Azure Quantum; on un revisor descriu l'article dient que "la novetat d'aquest manuscrit no rau en proporcionar proves més sòlides per als [modes Majorana Zero], sinó en el seu enfocament metodològic: demostra que la lectura de paritat de rf 'es pot fer' dins d'una geometria de bucle complicada". Malgrat una divisió entre els quatre revisors, amb dos expressant reserves i dos oferint suport condicional, Nature va publicar l'article, basant la seva decisió en l'arquitectura innovadora del dispositiu en lloc de en proves definitives per als modes Majorana.
Topoconductors Microsoft va introduir el terme topoconductor per descriure el material en què es basa Majorana 1. En el seu comunicat de premsa del febrer de 2025, Microsoft va definir els topoconductors com una "classe de materials [que] permeten... la superconductivitat topològica".Microsoft Azure Quantum; Segons Microsoft, es teoritza àmpliament que aquests materials permeten la creació i manipulació de modes zero de Majorana, que podrien servir com a base per als qubits topològics. Els superconductors topològics es caracteritzen per la seva estructura de bandes electròniques única, que dóna lloc a estats superficials topològicament protegits. Aquests estats superficials són robustos contra el desordre i les imperfeccions, cosa que els fa ideals per allotjar modes zero de Majorana. El topoconductor de Microsoft està fet d'arseniur d'indi i alumini.
Els informes tècnics interns de Microsoft descriuen una arquitectura basada en topoconductors que facilita els processos de trenat, operacions clau per a la lògica de qubits resistent als errors. El trenat implica l'intercanvi de posicions dels modes zero de Majorana de manera controlada, cosa que es pot utilitzar per realitzar càlculs quàntics. Aquest procés és inherentment tolerant a fallades perquè la protecció topològica dels modes de Majorana els fa resistents a les pertorbacions locals.
Referències
Categoria:Microprocessadors Categoria:Mecànica quàntica