Hace muchos años, Microsoft se comprometió con un enfoque exótico de alto riesgo para la computación cuántica. Ahora, a medida que la compañía presenta su primer chip prototipo, cube que su perseverancia ha valido la pena.
Uno de los mayores problemas que bedan las computadoras cuánticas de hoy es su susceptibilidad a los errores. Incluso la más mínima interferencia del mundo exterior puede colapsar los frágiles estados cuánticos en los que confían para llevar a cabo cálculos.
Corrección de error cuántico Proporciona una solución potencial, pero los esquemas más prometedores requieren un gran número de qubits adicionales. Como resultado, la mayoría de los expertos predicen que las máquinas necesitarán aproximadamente un millón de qubits antes de que puedan hacer algo realmente útil, lo cual es un largo camino desde el registro precise de un poco más de 1,000.
Es por eso que hace casi dos décadas Microsoft decidió perseguir qubits topológicos—Un novedoso tipo de qubit que es inherentemente resistente a los errores. El esfuerzo ha enfrentado varios contratiempos a lo largo de los años, pero ahora la compañía afirma que finalmente ha descifrado el problema con un procesador con ocho qubits topológicos y algún día podrá alojar hasta un millón.
“Dimos un paso atrás y dijimos ‘Okay, inventemos el transistor para la period cuántica'”, dijo Chetan Nayak, el becario técnico de Microsoft que dirigió el esfuerzo, en un presione soltar.
Lo que distingue a la computación cuántica topológica de otros enfoques es que, en lugar de codificar información cuántica en partículas individuales, codifica datos en las propiedades a macroescala de un sistema más grande que puede consistir en muchas partículas. Se basa en las matemáticas de la topología, que se centra en las propiedades de los objetos que permanecen igual incluso si están doblados o estirados.
La principal ventaja de este enfoque es que las perturbaciones para los componentes individuales del sistema no afectan su estado topológico normal. Los qubits topológicos, por lo tanto, son mucho menos susceptibles al tipo de ruido ambiental que causa errores en otros tipos de qubits.
El enfoque de Microsoft para la computación cuántica topológica implica la creación de los llamados cuasipartículas conocido como modos de Majorana Zero. Lo ha hecho combinando un nanocable hecho del arsenuro de indio semiconductor con una placa de aluminio que actúa como superconductor a temperaturas muy bajas.
Normalmente electrones en superconductores se combinan. Pero Microsoft cube que su dispositivo puede generar electrones no apareados que existen en un estado “delocalizado”. Estos se presentan como un par de modos cero de Majorana, uno en cada extremo del nanocable.
Si puede crear cuatro en cada extremo de un par de nanocables, debería ser posible “trenzarlos” en un estado topológico para codificar la información cuántica. Este proceso de trenzado implica hacer una serie de mediciones en un orden específico.
Sin embargo, Microsoft aún no ha proporcionado pruebas convincentes de que el enfoque realmente funciona. El anuncio del nuevo chip coincidió con la publicación de un papel de Naturaleza describiendo experimentos realizados en el nuevo dispositivo.
Pero estos simplemente describieron una forma de medir si existen o no modos cero de Majorana en los nanocables al detectar si hay un número impar o incluso de electrones. Este es un paso essential porque estos dos estados actuarán efectivamente como los 0 o 1 en los qubits de la compañía. Pero el documento no proporciona evidencia sólida de que los modos cero de Majorana están presentes. Simplemente validan el enfoque de medición.
Nayak dijo Revisión de la tecnología del MIT que su equipo tiene resultados inéditos que proporcionan pruebas más definitivas, que actualmente están escribiendo en un documento. Pero es possible que haya una cierta cantidad de escepticismo, ya que ha habido controversia alrededor de las publicaciones anteriores de Microsoft sobre este tema.
Un 2021 papel de Naturaleza El informe de la detección de modos cero de Majorana se retractó más tarde después de que otros físicos sugirieron que las firmas podrían provenir de defectos en el dispositivo utilizado para crearlos. Otro papel Reclamar evidencia de las cuasipartículas en 2023 también fue criticada por no proporcionar suficiente información para que otros investigadores reproduzcan los resultados.
No obstante, la compañía confía en que ahora ha descifrado el qubit topológico y está firmemente en el camino hacia la construcción de una computadora cuántica a gran escala en años en lugar de décadas. También ha estado interesado en promocionar el hecho de que DARPA parece estar de acuerdo. Microsoft es una de las dos compañías que han llegado a la fase last de la competencia de la agencia Es posible encontrar enfoques cuánticos inusuales que podrían lograr una escala práctica mucho más rápido de lo que sugiere la sabiduría convencional.
Es possible que pase algún tiempo antes de que haya consenso sobre la importancia del último resultado de Microsoft. Y el viaje de una demostración científica como esta a un producto práctico es largo y lleno de riesgos. Pero si el enfoque de la compañía vale la pena, podría acelerar dramáticamente el advenimiento de la edad cuántica.
