Microsoft je jučer predstavio Majorana 1, kvantni čip zasnovan na novoj topološkoj arhitekturi jezgre. Srž novog pristupa čini poseban materijal nazvan topovodič, koji omogućuje stvaranje i kontrolu Majorana čestica.

Majorana čestice posebne su po tome što su istovremeno i čestica i antičestica - svojstvo koje ih čini jedinstvenim u svijetu kvantne fizike (o ovome smo već ranije pisali na ovim stranicama - op. ur.). Za razliku od običnih čestica, poput elektrona koji ima svoju antičesticu pozitron s različitim nabojem, Majorana čestice moraju biti električki neutralne jer su same sebi antičestica. U standardnom modelu fizike jedini poznati kandidat za takvu česticu je neutrino, što je potaknulo brojne eksperimente diljem svijeta koji pokušavaju dokazati ovo svojstvo.

Od desetljeća do nekoliko godina

Microsoft je uspio stvoriti i kontrolirati ove posebne čestice unutar svog novog čipa, što otvara nove mogućnosti za razvoj kvantnih računala. Umjesto dosadašnjih predviđanja da će nam za praktična kvantna računala trebati desetljeća, ova tehnologija mogla bi taj proces skratiti na svega nekoliko godina. Za razliku od običnih računala koja koriste bitove (0 i 1), kvantna računala rade s kubitima koji mogu istovremeno biti u svim stanjima između 0 i 1. To im omogućuje da određene složene zadatke rješavaju znatno brže od klasičnih računala. Problem je što su kubiti vrlo nestabilni i osjetljivi na najmanje smetnje iz okoline. Upravo tu nastupa Microsoftovo novo rješenje.

"Kvantni tranzistor"

Srž novog pristupa čini poseban materijal nazvan topovodič, koji omogućuje stvaranje i kontrolu Majorana čestica. Ove čestice mogu se koristiti za stvaranje stabilnijih kubita, što je ključno za praktičnu primjenu kvantnih računala. "Ovo je kao da smo izumili novi tranzistor za kvantno doba", objašnjava Microsoftov tehnički savjetnik Chetan Nayak. "Morali smo prvo osmisliti koja svojstva taj kvantni tranzistor mora imati, a zatim smo razvili materijale koji to omogućuju."

Nova arhitektura čipa mogla bi biti prekretnica u razvoju kvantnih računala. Dizajn omogućuje smještanje milijun kubita na čip koji stane na dlan, što je važno jer tek s tolikim brojem kubita kvantna računala postaju praktično upotrebljiva. Za usporedbu, današnja najnaprednija kvantna računala imaju tek nekoliko stotina kubita.

Što to znači u praksi?

Izrada ovakvog čipa predstavlja vrhunac preciznosti u tehnologiji. "Gradimo ga doslovno atom po atom", ističe Krysta Svore iz Microsofta. "Svaki atom mora biti točno na svom mjestu jer i najmanja greška može pokvariti kubit." Čip koristi posebno dizajnirane aluminijske žice debljine nekoliko nanometara složene u oblik slova H. U svakoj takvoj strukturi nalaze se četiri Majorana čestice koje zajedno čine jedan kubit. Da bi sve to radilo, potrebno je posebno okruženje. Sustav uključuje složenu kontrolnu elektroniku, ekstremno hlađenje na temperature blizu apsolutne nule (-273,15°C) te poseban softver koji kombinira klasično računalstvo s umjetnom inteligencijom za upravljanje kubitima.

Ovo je važan korak, ali..

Značaj ovog postignuća prepoznala je i DARPA, američka agencija za napredne vojne tehnologije, koja je Microsoft odabrala kao jednu od samo dvije tvrtke koje će nastaviti razvoj komercijalnih kvantnih sustava u sklopu njihovog programa.

Stručnjaci ipak pozivaju na oprez. Profesor fizike Paul Stevenson sa Sveučilišta Surrey upozorava da, iako Microsoft može postati važan igrač u razvoju kvantnih računala, još je prerano za pretjerani optimizam. "Ovo jest važan korak, ali u kvantnom računalstvu često se pokaže da su sljedeći koraci još teži. Tek kad vidimo da tehnologija pouzdano radi u praksi, moći ćemo govoriti o pravom uspjehu."