Microsoftilta Majorana ykkönen

Microsoft julkaisi eilen alaa mullistavan Majorana 1 kvanttiprosessorin. Kuten nimikin jo vihjaa kyseessä on täysin uusi teknologia.

Majorana 1 onkin maailman ensimmäinen topologisella ytimellä toimiva kvanttiprosessointiyksikkö (QPU), joka on suunniteltu skaalautumaan miljoonaksi kubitiksi yhdellä sirulla.

Rakenteen perustana on nimenomaan laitteistotasolla suojattu topologinen kubitti. Julkaisun yhteydessä julkaistu tutkimus sekä Station Q -kokouksessa jaettu data osoittavat yhtiön kyvyn valjastaa uudentyyppistä materiaalia ja suunnitella radikaalisti erityyppistä kubittia, joka on pieni, nopea ja digitaalisesti ohjattu.

Toteutus perustuu yhtiön tutkijoiden tekemään läpimurtoon eli maailman ensimmäiseen topologiseen johteeseen. Tämä täysin uudenlainen materiaaliluokka mahdollistaa topologisen suprajohtavuuden, uuden aineen tilan, joka oli aiemmin olemassa vain teoriassa.

Saavutus johtuu Microsoftin innovaatioista suunnitella ja valmistaa gate-määritettyjä laitteita, joissa yhdistyvät indiumarsenidi (puolijohde) ja alumiini (suprajohde). Kun nämä rakenteet jäähdytetään lähes absoluuttiseen nollaan ja viritetään magneettikentillä, ne muodostavat topologisia suprajohtavia nanojohteita, joiden päissä on Majorana Zero Modes (MZM) -tiloja.

Lähes vuosisadan ajan nämä kvasihiukkaset olivat olemassa vain oppikirjoissa. Nyt niitä voidaan luoda ja ohjata tarpeen mukaan topologisissa johtimessa.

Microsoftin ratkaisu aiheeseen liittyvään mittaushaasteeseen on ratkaistu digitaalisilla kytkimillä, joilla yhdistetään nanolangan molemmat päät kvanttipisteeseen, joka voi tallentaa sähkövarausta. Tämä yhteys lisää pisteen kykyä ylläpitää varausta.

Ratkaisevaa on, että tarkka lisäys riippuu nanolangan pariteetista. Mittaus tapahtuu mikroaaltojen avulla ja pisteen kyky pitää varaus määrittää, kuinka mikroaallot heijastavat kvanttipisteestä. Tämän seurauksena ne palaavat kantaen jäljen nanolangan kvanttitilasta.

Suunnittelimme laitteemme niin, että nämä muutokset ovat riittävän suuria, jotta ne voidaan mitata luotettavasti yhdellä kertaa. Alkuperäisten mittaustemme virhetodennäköisyys oli 1 %, ja olemme löytäneet selkeät polut tämän pienentämiseksi merkittävästi todetaan Microsoftin tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Lupaavaa materiaalia kvanttilaskennalle

Majoranan metsästystä

Askeleen lähempänä topologista kvanttilaskentaa