Microsoft 19 февраля представила Majorana 1. Квантовый чип с архитектурой «топологического ядра» призван сделать возможным создание мощных квантовых компьютеров всего за несколько лет, а не десятилетий.
Новый чип Majorana 1 — очередной прорыв в проекте Microsoft по созданию квантового компьютера. Фото: Microsoft 
Прорыв стал возможен благодаря новому разработанному материалу. Majorana 1 создан на основе так называемого топопроводника, особенности которого описаны в исследовании Nature, опубликованном 19 февраля группой Microsoft Azure Quantum.

Топопроводник, также называемый топологическим сверхпроводником, может принимать совершенно новое состояние вещества: не твердое, не жидкое и не газообразное, а топологическое. Ранее это состояние было описано только в теории.

Компания Microsoft объединила полупроводниковый арсенид индия со сверхпроводником — алюминием. Под воздействием магнитных полей и при температурах, близких к абсолютному нулю, т.е. -273,15 градуса по Цельсию, материал приобретает особые свойства.
Чип Microsoft «Majorana 1» размером с ладонь. Фото: Microsoft
Аналогично битам, используемым классическими компьютерами, квантовые компьютеры используют кубиты. Однако они довольно нестабильны и легко поддаются разрушению, что может привести к потере информации. 

Компания Microsoft изготавливает свои кубиты из майоронов, которые названы в честь итальянского математика Этторе Майораны (1906-1938). По словам исследовательской группы, эти топологические кубиты не слишком малы и не слишком велики по сравнению с другими кубитами и защищены от случайных помех со стороны оборудования.

Новая представленная архитектура относительно проста: для кубита нанопровода из алюминия формируются в букву «H», на которой расположены четыре управляемых майорона. Квантовая информация хранится посредством чётности, то есть в зависимости от того, содержит ли провод чётное или нечётное число электронов.

Используя микроволны, новый чип измеряет количество присутствующих электронов с погрешностью всего в один процент. Этот метод измерения существенно отличается от существующих подходов, поскольку коррекция ошибок встроена в оборудование.

Представленный 19 февраля чип Majorana 1 имеет 8 топологических кубитов, число которых можно масштабировать до миллиона. Для квантовых компьютеров, которые, как ожидается, внесут ценный вклад в решение научных проблем в будущем посредством точного моделирования, необходимо не менее миллиона кубитов, что теперь вполне достижимо, как подчеркивает в пресс-релизе исследователь Microsoft Четан Наяк.

С появлением Majorana 1 достигнут второй рубеж на пути Microsoft к созданию квантового суперкомпьютера. Ещё в 2023 году собственная исследовательская группа компании впервые произвела и испытала технологию.

Физик Маттиас Тройер является техническим сотрудником Microsoft с 2019 года. Говоря о Majorana 1, он объясняет, что квантовые компьютеры могут стать инструментами для разработки новых лекарств или ферментов для производства продуктов питания.