Majorana 1 — квантовый чип, разработанный компанией Microsoft, который использует новый тип материала, известного как топопроводник. Представленный в феврале 2025 года, чип Majorana 1 является значительным достижением в области квантовых вычислений, поскольку использует топологические кубиты, которые, как полагают, менее подвержены декогеренции по сравнению с традиционными кубитами. Microsoft утверждает, что этот прорыв может позволить разработать практический квантовый суперкомпьютер в течение нескольких лет, а не десятилетий.
Предыстория Исследования в области квантовых вычислений исторически сталкивались с проблемами достижения стабильности и масштабируемости кубитов. Традиционные сверхпроводящие кубиты страдают от декогеренции, требующей обширной коррекции ошибок. В отличие от них, топологические кубиты, впервые теоретически описанные в начале 2000-х годов, нацелены на кодирование квантовой информации таким образом, чтобы быть по своей природе устойчивыми к ошибкам.
Подход Microsoft основан на фермионах Майораны, экзотических частицах, которые являются своими собственными античастицами. Компания занимается разработкой кубитов на основе фермионов Майораны почти два десятилетия, что привело к созданию чипа Majorana 1, построенного на «топологическом ядре». Недавние независимые эксперименты продемонстрировали устойчивые майорановские нулевые моды в гибридных системах полупроводник-сверхпроводник, что подтверждает осуществимость топологических кубитов.
Чип Majorana 1 разработан таким образом, чтобы быть значительно меньшим и более масштабируемым, чем предыдущие квантовые процессоры. Каждый кубит занимает примерно , также Microsoft представила план по достижению размещения 1 миллиона кубитов на одном чипе. Согласно первоначальным техническим отчётам Microsoft, дизайн чипа нацелен на достижение более низких уровней ошибок и более длительных периодов когерентности по сравнению с традиционными сверхпроводящими архитектурами. Если эта методика будет успешной, квантовые вычисления смогут решать сложные задачи, недоступные классическим суперкомпьютерам.
Топопроводники Microsoft ввела термин топопроводник для описания нового класса материалов, обеспечивающих стабильные топологические квантовые состояния. Эти материалы, по сообщениям, позволяют создавать и манипулировать майорановскими нулевыми модами, которые служат основой для топологических кубитов. Внутренние документы компании свидетельствуют о том, что структура топопроводника облегчает процессы «переплетения» (braiding) — ключевые операции для реализации логики кубитов, устойчивой к ошибкам. Критика Заявления о создании квантового процессора В анонсе устройства Majorana 1 его описали как «первый в мире квантовый процессор, работающий на топологическом ядре». Однако доступные на данный момент демонстрации показывают лишь метод считывания, и не демонстрируют никакого квантового вычисления в нулевом режиме. Более того, публичная демонстрация не проверяет когерентность их двухуровневой квантовой системы. Это контрастирует с другими квантовыми процессорами, которые обычно демонстрируют как сохранение квантовой информации, так и выполнение логических операций над этой информацией.
Утверждения о создании майорановского нулевого режима В своем пресс-релизе от февраля 2025 года Microsoft заявила, что статья в журнале Nature подтверждает, что компания смогла создать майорановские частицы. Это утверждение противоречит содержанию статьи в Nature, в которой авторы утверждают, что их измерения не могут самостоятельно определить, являются ли низкоэнергетические состояния, обнаруженные с помощью интерферометрии, топологическими. На данный момент нет проверенных источников, подтверждающих, что Microsoft удалось создать майорановские нулевые режимы.
Причина неопределенности заключается в трудности различия между майорановскими режимами и андреевскими режимами. Оба типа режимов могут существовать в устройствах, которые разрабатывает Microsoft. Майорановские режимы являются топологическими и могут быть использованы для создания топологического квантового компьютера, тогда как андреевские режимы топологически тривиальны и не могут быть напрямую использованы для создания квантового компьютера. Текущие результаты исследований Majorana 1 полностью согласуются с возможностью того, что устройство состоит из андреевских режимов и не содержит майорановских режимов.
См. также Топологическая фаза материи Топопроводник Примечания
Категория:Квантовые вычисления Категория:Квантовая электроника Категория:Microsoft