Microsoft claimt een grote doorbraak inzake kwantumcomputers. Met Majorana 1 laat het bedrijf na zventien jaar onderzoek een kwantumchip op de wereld los die fundamenteel anders is dan bestaande exemplaren, en de deur opent naar verregaande schaalbaarheid.
Microsoft stelt dat het een grote doorbraak in het onderzoek naar kwantumcomputers op zijn conto mag schrijven. Een onderzoeksproject dat al zeventien jaar loopt binnen het bedrijf werpt immers zijn eerste vruchten af met Majorana 1.
Foutgevoelig
Majorana 1 is een kwantumchip, maar niet zomaar één. Microsoft stelt dat zijn fundamenteel andere aanpak voor de chip de deur opent naar schaalbare en stabiele kwantumcomputers.
Onderzoekers wereldwijd proberen een schaalbare kwantumchip te bouwen waarop duizenden en miljoenen qubits passen, maar lopen tegen heel wat belemmeringen aan. Qubits (het kwantum-equivalent van binaire bits) zijn onstabiel en foutgevoelig, wat tot fouten en dataverlies leidt. Schaalbare foutcorrectie is één van de grootste uitdagingen voor kwantumonderzoekers vandaag.
Majorana-partikel
Het meeste onderzoek spitst zich vandaag toe op qubits gemaakt met elektronen. De fysici onder de lezers zullen al vermoeden dat Microsoft voor een ander partikel kiest. In 1937 beschreef de fysicus Ettore Majorana een partikel dat zijn naam draagt. Microsoft bouwt de qubits op Majorana 1 met dat partikel.
Dat vereiste heel wat onderzoek. Het onderzoeksproject is niet voor niets het langstlopende binnen Microsoft. Microsoft moet een nieuw materiaal uitvinden dat de Majorana-partikels kan observeren en controleren. Dat deed het met de introductie van een zogenaamde topoconductor, gemaakt van aluminium en indiumarsenide.
Minder qubits, meer schaalbaarheid
Majorana 1 bevat acht topologische qubits. Dat is minder dan wat concurrenten zoals Google en IBM al voorlegden. Dit jaar wil IBM een chip met 4.000 qubits lanceren, Google toonde vorig jaar met Willow een chip die met 105 qubits sneller bepaalde workloads kan uitvoeren dan traditionele supercomputer.
Dergelijke kwantumchips gebaseerde op elektronen blijven echter kampen met de complexiteit van foutcorrectie, die schaalbaarheid moeilijk maakt. Microsoft claimt dat de Majorana-architectuur in staat is om tot één miljoen qubits te huisvesten op een chip die het formaat heeft van een klassieke processor.
Met die hoeveelheid qubits komt een complexiteit die voor echte doorbraken kan zorgen. Het doel van kwantumchips is immers kwantum-supremacie. Daarbij tonen kwantumcomputer zich consequent en significant sneller dan klassieke binaire computers voor bepaalde workloads.
Een kwantumcomputer binnen enkele jaren
Microsoft is optimistisch. Met de doorbraak van Majorana 1 verwacht het bedrijf binnen enkele jaren al een prototype van een computer te bouwen met voldoende fouttolerantie en een nuttige hoeveelheid qubits.
In de VS gelooft de overheid alvast in de Majorana-aanpak. DARPA, dat futuristische militaire projecten ondersteunt, zet zijn schouders onder de architectuur ontwikkeld door Microsoft.