Физиците се усъмниха в производителността на квантовия процесор Majorana 1 на Microsoft

Специалистите са на мнение, че новият топологичен квантов процесор Microsoft Majorana 1, базиран на хипотетичните майоранови фермиони, е близък до същността на квантовата физика, благодарение на която известната котка на Шрьодингер е едновременно жива и мъртва. Но майорановите фермиони засега съществуват само на теория, което не попречи на компанията да обяви създаването на процесор, базиран на тези все още неоткрити частици. Частици няма, но процесор има. Фантастика!

Да напомним, че тази седмица Microsoft представи квантовия процесор Majorana 1. Решението бе обявено за революционно, тъй като за първи път в историята се базира на топологичен материал. Топологичните материали се характеризират с това, че зарядът се намира на тяхната повърхност и не прониква в дълбочина. Това им придава редица интересни свойства, включително превъзходна шумоустойчивост.

Според Microsoft процесорът Majorana 1 е 800 пъти по-устойчив на смущения (грешки) от конкурентните проекти. По този начин компанията загатва, че е готова в близкото бъдеще да създаде квантов компютър, който да не допуска грешки. С други думи, квантовите компютри ще станат практически значими с всички произтичащи от това последствия – разбиване на най-сигурните към днешен ден кодове, пробиви в материалознанието, фармакологията и изобщо във всички сфери на човешкия живот и дейност.

Въпреки гръмките изявления, физиците са скептични към твърденията на Microsoft. Публично компанията не е предоставила никакви доказателства за работата на кубитите на майорановите фермиони и следователно за работата на процесора Майорана 1 и платформата като цяло също няма доказателства. За това компанията бе подложена на критики.

„Ако имате някакви нови резултати, които не са свързани с тази статия, защо не изчакате, докато имате достатъчно материал за отделна публикация?“, каза Даниел Лос, физик от университета в Базел, Швейцария. „Без да видим допълнителни данни за това как работи този кубит, не можем да коментираме много“, репликира Георгиос Кацарос, физик от Австрийския институт за наука и технологии в Клостернойбург.

Microsoft намери с какво да отговори на критиките за ранното публикуване на „резултатите“.

„Ние се стремим към своевременно открито публикуване на резултатите от нашите изследвания, както и към защита на интелектуалната собственост на компанията“, обясниха от корпорацията.

Освен това, ако се вярва на Microsoft, резултатите от изследванията са били показани на избрана група физици, които са ги намерили за интересни и обещаващи.

„Бих ли заложил живота си на това, че ще разбера какво мислят те? Не, но изглеждат доста сполучливо“, признава Стивън Саймън, физик-теоретик от Оксфордския университет, Великобритания, който е бил запознат с резултатите. – Няма недвусмислено доказателство, което веднага от проведения експеримент да потвърди, че кубитите се състоят от топологични състояния. Това ще бъде окончателно доказано, ако след мащабиране на устройството те работят според очакванията“, допълни той.

„Създадохме кубит и показахме, че не само е възможно да се измери четността в два паралелни проводника, но и да се направи измерване, като се свържат два проводника“, казва изследователят от Microsoft в своя защита.

„Тъй като правим все повече видове измервания, става все по-трудно да се обяснят нашите резултати с помощта на нетопологични модели“, казват от компанията. – Може би никога няма да успеем да убедим всички в това. Но нетопологичните обяснения ще изискват все по-фина настройка“.

С други думи, всички демонстрирани процеси ще сочат правотата на Microsoft и погрешните схващания на критиците.

Стана известно и малко повече за „кубита“ на Майорана. Майорановите фермиони са хипотетични частици и редица техни характеристики могат да бъдат възпроизведени в колективните състояния на електроните и другите елементарни частици. В този случай те биха били квазичастици. Кубитът, създаден в Microsoft, представлява два нановлакна от индиев арсенид, свързани с прекъсвач в средата, който прилича на голяма латинска буква Н.

В краищата на Н-конструкцията се събират квазичастици на Майорана под формата на групи електрони. Във всички случаи те се състоят от Куперови двойки електрони, чието „сдвояване“ настъпва при явлението свръхпроводимост, а кубитът на Майкрософт е свръхпроводим. След това във всяко от двете нановлакна се въвежда по един-единствен електрон, който няма двойка. Въвеждането на допълнителен, несдвоен електрон създава възбудено състояние. Този електрон във всяка от нанопроводниците съществува в „делокализирано“ състояние (неговата вълнова функция е размита върху двете вълнови функции на квазичастиците на Майорана в краищата на проводника). Предполага се, че всичко това позволява на кубита да бъде в състояние на суперпозиция.

В оригиналната статия на Microsoft се цитират измервания, които показват, че нановлакното наистина съдържа допълнителен електрон. Авторите предупреждават, че тези тестове „сами по себе си“ не гарантират, че нанопроводникът съдържа две квазичастици на Майорана, но силно се надяват на това.

Да добавим, че още през 2018 г. учени от Нидерландия, използвайки финансиране от Microsoft, проведоха експеримент, въз основа на който публикуваха статия за създаването на квазичастици на Майорана. По-късно статията беше изтеглена от списанието Nature, където беше публикувана. Един от критиците на статията, допринесъл за нейното оттегляне – Винсент Мурик (Vincent Mourik), физик от Изследователския център „Хелмхолц“ в Юлих, Германия, е убеден:

„На фундаментално ниво подходът за създаване на квантов компютър, базиран на топологични Майоранови кубити, предложен от Microsoft, няма да проработи.“

Очакват се нови подробности.