Topologiniai kubitai galėtų padėti išspręsti vieną didžiausių kvantinių kompiuterių problemų: visi esami kvantiniai kompiuteriai daro per daug klaidų. Daugelis tyrėjų stengiasi sukurti kvantines mašinas, kurios skaičiuodamos galėtų ištaisyti savo klaidas. Tačiau „Microsoft“ propaguoja kitokį požiūrį. Bendrovės tyrėjai daugiausia dėmesio skyrė kubitams – pagrindinėms kvantinio kompiuterio sudedamosioms dalims – sukurti, kurie nuo pat pradžių turėtų ypatingų savybių, apsaugančių nuo klaidų.
Dabar jie teigia pagaminę keletą tokių kubitų ir sukūrę jų naudojimo skaičiavimams metodą. Įmonė teigia sukūrusi aštuonių kubitų lustą, pavadintą „Majorana 1“ – tačiau kol kas nepateikė jokių duomenų apie jo veikimą.
Visų bendrovės topologinių prietaisų pagrindas yra superlaidūs nanolaidai, kurie sluoksniuojami ant puslaidininkio indžio arsenido. Kai kiekvienas iš šių laidų superlaidus, abiejuose jų galuose atsiranda ypatinga kvazidalelė – daugelio kitų dalelių (pavyzdžiui elektronų) koordinuotas elgesys – vadinama Majoranos nuliniu režimu (MZM).
Užkodavus informaciją į šių kvazidalelių poras ir sujungus du laidus, jie taptų kubitais. MZM kvantinės savybės – pavyzdžiui tai, kad jos yra savo pačių antidalelės – padarytų šiuos kubitus itin atsparius klaidoms.
Tęsdami savo ankstesnį darbą su MZM, mokslininkai išbandė kiekvienos kvazidalelių poros kvantinės būsenos nuskaitymo būdą, sujungdami laidą, kuriame jos yra, su trimis kvantiniais taškais arba mažyčiais puslaidininkiniais kristalais. Chetanas Nayakas iš „Microsoft“ teigia, kad jo komanda, atlikusi ankstesnį darbą, buvo daugiau nei 90 proc. tikra, kad aptiko MZM, o gebėjimas nuskaityti jų būseną gerokai sustiprina šį teiginį.
Naujasis mokslinis darbas pasirodė po kelių mokslinių ginčų. 2021 m. straipsnis, kuriame dalyvavo įmonės tyrėjai, iš mokslinio žurnalo „Nature“ buvo atšauktas po to, kai kita fizikų komanda nustatė, kad prietaiso netobulumai galėjo imituoti MZM požymius. 2021 m. po dvejų metų dėl panašių abejonių dėl duomenų interpretavimo buvo apskųstas kitas straipsnis, kuriame pranešta apie MZM įrodymus, o įmonei nepriklausantys tyrėjai teigė, kad „Microsoft“ nepasidalijo pakankamu kiekiu duomenų, kad kiti galėtų pakartoti rezultatus.
Antonas Akhmerovas iš Delfto technologijos universiteto Nyderlanduose teigia, kad metodas, kuriame MZM kvantinėms būsenoms matuoti naudojami kvantiniai taškai, yra būtina topologinio kvantinio kompiuterio sudedamoji dalis – tačiau naujasis darbas nepateikia galutinių įrodymų, kad kvazidalelės buvo įrenginyje.
Henry Leggas iš Šv. Andriaus universiteto Jungtinėje Karalystėje teigia, kad tam, jog šis matavimas būtų reikšmingas, jį taip pat reikėtų pakartoti su daug daugiau prietaisų, nei iki šiol pateikė „Microsoft“.
A. Akhmerovas ir H. Leggas teigia, kad kvantinių taškų procedūra remiasi ankstesniu bendrovės sukurtu metodu, kuris nėra apsaugotas nuo to, kad superlaidžių laidų defektai gali būti supainiojami su sunkiai pasiekiamomis kvazidalelėmis.
„Moksle skepticizmas yra sveikas dalykas“, – sako Ch. Nayakas, tačiau jis tikisi, kad kiekvienas naujas matavimas ir eksperimentas jį sumažins, nes bus sunkiau rasti įtikinamų alternatyvių rezultatų paaiškinimų.
Jasonas Alicea iš Kalifornijos technologijos instituto sako, kad komandos sukurtas kvantinių taškų metodas yra prasmingas, net jei tai, kas buvo išmatuota, yra „Majoranos apsimetinėjimai“.
„Siekis sukurti topologinį kubitą yra labai, labai vertingas darbas. Tačiau topologinių kubitų srityje mes vis dar neabejotinai esame nulinio kubito lygmenyje. Dar niekas jo nesukūrė, bet bent jau tai, ką pademonstravo „Microsoft“, yra esminė sudedamoji dalis, kurios reikėtų, norint prasiskinti kelią aukštyn“, – sako jis.
Ch. Nayako požiūris į topologinių kubitų sritį yra optimistiškesnis, ir jis yra pakankamai įsitikinęs, kad jo komanda, sukūrusi kelis MZM pagrindu veikiančius kubitus, toliau žengs į priekį. Komanda jau dirba kurdama ir bandydama prietaisus su daugiau nei aštuoniais kubitais, rašo „New Scientist“.
Tyrimas publikuotas žurnale „Nature“.