Microsoft heeft een nieuwe generatie topologische kwantumchip Majorana 2 uitgebracht. Het bedrijf kondigde vorig jaar aan dat het een belangrijke doorbraak had bereikt in zijn eerste topologische kwantumprocessor Majorana 1, maar de relevante beweringen leidden onmiddellijk tot twijfels en debatten in de natuurkundegemeenschap. De Majorana 2 die dit keer wordt onthuld, wordt beschouwd als de volgende fase van de routekaart. Microsoft zei dat het grote upgrades heeft doorgevoerd in zowel het materiaalsysteem als de apparaatstructuur om de stabiliteit en levensduur van qubits te verbeteren.

De basisinformatie-eenheid in quantum computing is een qubit, die vergelijkbaar is met een binaire bit in een klassieke computer, maar zich tegelijkertijd in meerdere superpositietoestanden kan bevinden. In theorie kan het de efficiëntie van bepaalde soorten computertaken aanzienlijk verbeteren. Microsoft zei dat de betrouwbaarheid van de qubits in Majorana 2 zo'n 1.000 keer is verbeterd ten opzichte van de vorige generatie. Deze indicator wordt beschouwd als een van de belangrijkste drempels op weg naar schaalbare en praktische kwantumcomputing.

Chetan Nayak, technisch medewerker en corporate vice-president van de Quantum Hardware Division van Microsoft, zei dat het team, om Majorana 2 te creëren, de materiaalstapel die in Majorana 1 werd gebruikt, heeft gereconstrueerd met als doel een stabielere topologische fase in het apparaat te verkrijgen. In de nieuwe generatie chips werd het supergeleidende aluminiummateriaal dat in Majorana 1 werd gebruikt vervangen door lood, en werd het actieve gebied van de halfgeleider opgewaardeerd naar een combinatie van indiumarsenide en indiumarsenide-antimonide om de algehele kwantumprestaties te verbeteren.

Nadat het materiaalsysteem was bijgewerkt, werd de levensduur van qubit een van de belangrijkste gegevens die door Microsoft werd weergegeven. Op de op aluminium gebaseerde Majorana 1-chip varieert de levensduur van de qubit van slechts 1 tot 12 milliseconden; op Majorana 2 wordt de levensduur van de qubit verlengd tot meer dan 20 seconden, waardoor de stabiliteit met meer dan 1.000 keer wordt verbeterd. Microsoft zei dat sommige qubits zelfs langer dan een minuut duren, wat volgens het bedrijf voldoende is om de volgende fase van vooruitgang naar 'praktische kwantumcomputers' te ondersteunen.

Nayak zei dat Microsoft op basis van deze reeks van ‘snelle vooruitgang’ de algemene routekaart voor schaalbare, praktische kwantumcomputers versnelt en ‘de beoogde tijdlijn halveert’. Het bedrijf is momenteel van plan om tegen 2029 een fouttolerant prototype van een kwantumcomputer te implementeren op basis van topologische qubits, in de hoop een aantal complexe problemen te overwinnen die buiten het bereik van traditionele computers liggen op gebieden als chemie, materialen en klimaat.

Vermeldenswaard is dat Microsoft ook voor het eerst de Discovery-applicatie die intern werd gebruikt tijdens de ontwikkeling van de Majorana-chip voor de buitenwereld heeft opengesteld. Volgens de officiële introductie wordt deze tool gebruikt om een ​​"agent-achtige" workflow te introduceren in wetenschappelijke onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten ter ondersteuning van processen zoals materiaalontwerp, het zoeken naar parameters en experimentele planning. Momenteel staat Discovery open voor onderzoekers op GitHub, en gebruikers kunnen er toegang toe krijgen via hun GitHub Copilot-account en het integreren in hun eigen wetenschappelijke onderzoeksworkflows.