Forskere hos Microsoft siger, at de har skabt såkaldte topologiske qubits, hvilket ville være usædvanligt modstandsdygtige over for fejl, men deres påstand er blevet mødt med skepsis
Majorana 1, en kvantechip, der er afhængig af topologiske qubits
Microsoft-forskere siger, at de har skabt “topologiske qubits”, længe efterspurgte komponenter til en radikalt anden slags kvantecomputer. Dette er ikke første gang, firmaet har fremsat denne påstand-det forsøgte at fremstille disse fejlbesætt kvantebits i et lignende eksperiment i 2023, men resultaterne var ikke fuldt ud afgørende, hvilket rejste tvivl blandt kolleger på området om, hvorvidt det Har arbejdet fuldt ud denne gang.
Topologiske qubits kunne løse en af Quantum Computing’s største problemer: Alle eksisterende kvantecomputere laver for mange fejl. Mange forskere arbejder på at udvikle kvantemaskiner, der kan rette deres egne fejl, når de beregner. Men Microsoft har forkæmpet en anden tilgang. Dets forskere har fokuseret på at skabe qubits-de grundlæggende byggesten på en kvantecomputer-der ville have specielle, fejlforebyggende egenskaber fra starten.
Nu siger de, at de har lavet flere sådanne qubits og skabt en metode til at bruge dem i beregninger. Virksomheden hævder at have bygget en otte-qubit-chip, ved navn Majorana 1, men det har endnu ikke frigivet nogen præstationsdata.
Kernen i alle Microsofts topologiske enheder er superledende nanotråde lagdelt oven på halvlederindiumarsenidet. Når hver af disse ledninger superledninger, ser begge deres ender fremkomsten af en speciel kvasipartikel – en koordineret opførsel af mange andre partikler, såsom elektroner – kaldet en Majorana Zero Mode (MZM).
Kodning af oplysninger i par af disse kvasipartikler og kombination af to ledninger ville gøre dem til en quubit. Kvanteegenskaber af MZM’er, såsom dem, der er deres egen antipartikel, ville gøre disse qubits usædvanligt fejlbestandige.
Ved at fremme deres tidligere arbejde med MZM’er testede forskerne en metode til at læse kvantetilstanden for hvert kvasipartikelpar ved at forbinde ledningen, der indeholder dem til tre kvanteprikker, eller små halvlederkrystaller. Chetan Nayak hos Microsoft siger, at tidligere arbejde gav sit team over 90 procent sikkerhed for, at det havde opdaget MZM’er, og at være i stand til at læse deres stat styrker denne sag markant.
Majorana 1, med sine rapporterede otte topologiske qubits lavet af fire MZM’er hver, er afhængig af dette, da tilstedeværelsen af MZM’er er kritisk for at få det til at fungere. I deres seneste artikel, der fokuserer på Quantum Dot -metoden, skriver forskerne, at “denne måling ikke utvetydigt skelner” mellem MZM’er og andre muligheder, men de estimerer sandsynligheden for, at forkert fortolkning er 1 procent.
Det nye arbejde kommer i kølvandet på flere videnskabelige kontroverser. I 2021 blev et papir, der involverede virksomhedens forskere, trukket tilbage fra det videnskabelige tidsskrift Natur Efter et andet team af fysikere fandt det, at ufuldkommenheder på enheden kunne have efterlignet underskrifter af MZM’er. To år senere kom et andet papir, der rapporterede bevis for MZM’er, under ild på grund af lignende bekymringer omkring datatolkning, hvor forskere uden for firmaet sagde, at Microsoft ikke delte nok data til andre til at gentage resultaterne.
Anton Akhmerov ved Delft University of Technology i Holland siger, at den metode, der anvender kvantepunkter til at måle kvantetilstandene i MZMS enheden.
Henry Legg på University of St. Andrews i Storbritannien siger, at for at denne måling skal være meningsfuld, ville det også skulle gentages på mange flere enheder, end Microsoft har præsenteret indtil videre.
Akhmerov og Legg siger begge, at Quantum Dot -proceduren er afhængig af en tidligere metode, der er udviklet af virksomheden, der ikke er uigennemtrængelig for at forveksle ufuldkommenheder i de superledende ledninger til de undvigende kvasipartikler.
”Skepsis er sund inden for videnskab,” siger Nayak, men hans håb er, at hver nye måling og eksperiment vil tjene til at mindske det, hvilket gør det sværere at komme med plausible alternative forklaringer på resultaterne.
Jason Alicea ved California Institute of Technology siger, at Quantum DOT -metoden, som teamet oprettede, er meningsfuldt, selvom det, der er målt, er “Majorana Impostors”.
”Forfølgelsen af en topologisk qubit er en meget, meget værdifuld bestræbelse. Men i det topologiske qubit-land er vi stadig bestemt på nul-qubit-niveau. Ingen har nogensinde lavet en, men i det mindste, hvad Microsoft har demonstreret, er en vigtig ingrediens, som du har brug for at arbejde dig op, ”siger han.
Nayaks syn på det topologiske qubit-landskab er mere optimistisk, og han er selvsikker nok i, at sit team har skabt flere MZM-baserede qubits til at fortsætte med at skubbe fremad. Holdet arbejder allerede på at oprette og teste enheder med mere end otte qubits.