Majorana 1: Fenomena kuantum

Tampilan chip Microsoft Majorana 1. | Kredit Foto: Microsoft

Dalam sebuah iklan di kepala pada awal minggu ini, Microsoft mengumumkan chip kuantum baru yang disebut Majorana 1. Menurut siaran persnya, terdiri dari empat qubit yang terbuat dari “keadaan baru materi.”

QBT adalah kependekan dari ‘bit kuantum’, unit operasi dasar pada komputer kuantum, mirip dengan bit klasik di komputer konvensional. Satu qbit mewakili lebih banyak informasi daripada satu bit. Komputer kuantum meningkatkan keunggulan kapasitas ini menggunakan fenomena kuantum seperti tumpang tindih dan kusut untuk memecahkan masalah matematika yang kompleks dalam langkah -langkah yang lebih sedikit daripada mungkin komputer konvensional yang paling kuat.

Komputer kuantum berbeda sesuai dengan pilihan qbit mereka. Misalnya, Google Willow Chip menggunakan sirkuit kecil yang meniru sifat -sifat atom dalam keadaan kuantum. Microsoft telah mengatakan bahwa chip barunya menggunakan partikel Majorana, entitas subatomik yang sulit dipahami yang seharusnya muncul dalam bahan yang disebut superkonduktor topologi. Partikel -partikel ini memiliki sifat tidak biasa yang diyakini oleh fisikawan mereka dapat digunakan untuk membangun qubit yang kurang rentan terhadap kesalahan daripada desain Google dan IBM.

“Qubit topologi dapat menang jika, dan hanya jika, mereka ternyata jauh lebih dapat diandalkan yang mengatasi pendekatan sebelumnya …”, tulis Universitas Texas di Profesor Austin Scott Aaronson di blognya. “Jika itu akan terjadi, itu masih merupakan pertanyaan terbuka, untuk membuatnya sangat ringan.”

Primer fisik

Jika Anda mendinginkan uap air, itu akan menjadi air dan kemudian es. Jika suhu terus turun hingga hampir nol absolut, sistem akan memiliki energi termal minimum, yang memungkinkan keadaan kuantum materi untuk ditampilkan. Pada tahun 1970 -an, Michael Kosterlitz dan David Thoulless menemukan bahwa permukaan helium yang berlebihan kadang -kadang mengembangkan vortisitas mikroskopis yang bergerak berpasangan. Ketika mereka menaikkan suhu, vortisitas dipisahkan dan dipindahkan dengan bebas. Itu adalah jenis baru transisi fase kuantum: atribut topologi objek berubah sebagai respons terhadap perubahan energi.

Topologi adalah studi tentang sifat -sifat yang dipertahankan suatu objek ketika terus berubah bentuk, misalnya, ketika itu membentang tetapi tidak rusak. Bahan topologi adalah bahan dengan keadaan yang dilindungi secara topologis: ‘Perlindungan’ mempertahankan keadaan stabil terhadap kotoran atau gangguan kecil. Misalnya, pusaran dalam kubus air akan memudar saat energi kinetik kehilangan. Tetapi vortisitas dalam helium yang berlebihan dilindungi secara topologis. Dengan kondisi internal yang benar, mereka akan terus berputar. Hanya fisika kuantum yang memungkinkan ini.

Demikian pula, superkonduktor topologis adalah bahan yang kemampuannya untuk melakukan arus listrik tanpa resistensi dilindungi secara topologi. Tanda tangan superkonduktor topologi adalah kemampuannya untuk menampung partikel -partikel Majorana. Bahan -bahan ini tidak ditemukan di alam. Sebaliknya, para ilmuwan merancang mereka di laboratorium untuk memiliki kombinasi sifat internal yang memungkinkan partikel Majorana. Menurut laporan, Microsoft telah menggunakan Arsenuro India dengan aluminium.

Ketegangan mendasar

Tetapi dari pengumuman, para ahli independen telah bertanya apakah chip baru benar -benar memiliki partikel Majorana. Banyak upaya sebelumnya, termasuk beberapa yang disponsori oleh Microsoft, yang mengklaim telah menemukan bahwa partikel -partikel ini kemudian dibatalkan oleh pengawasan yang lebih besar.

Siaran pers Microsoft juga mengatakan bahwa sebuah dokumen yang diterbitkan secara bersamaan di alam memberikan “konfirmasi peer review” bahwa timnya telah menciptakan partikel -partikel Majorana untuk digunakan sebagai QBits, tetapi dokumen tersebut, yang ditulis oleh tim yang sama, menyatakan bahwa pekerjaan yang tidak ia coba di sana . Jika partikel itu benar -benar Majorana. Peneliti Microsoft, Cetan Nayak, yang kemudian mengklarifikasi di blog Mr. Aaronson bahwa tim mempresentasikan dokumen tersebut kepada Nature pada Maret 2024 dan bahwa anggota tim “terus berkembang di tahun menengah.”

Kontradiksi itu masih dikurangi dari kepercayaan pada klaim Microsoft karena telah melompat dari sebuah artikel yang menggambarkan karya tertua ke siaran pers yang membuat pernyataan baru. Ini adalah masalah keluarga: Ketika sektor swasta melakukan investigasi avant -garde, kebutuhannya untuk melindungi IP dapat mencegah semua informasi yang diperlukan untuk mengkonfirmasi validitas klaim, dengan mengorbankan melakukan hal yang benar untuk komunitas riset yang yang yang dia riset Persetujuan mencari.

Untuk saat ini, pendapat ilmiah tentang keterampilan Majorana 1 yang seharusnya tidak setara, tetapi juga sebagian besar skeptis. Oleh karena itu, Microsoft memiliki banyak hal untuk menang atau kalah dengan menunjukkan chip di tempat kerja, tetapi tindakannya mungkin telah meninggalkannya dengan beberapa opsi.