Der Heilige Gral der Computertechnik: Microsoft präsentiert neue Entdeckung, die entscheidend für die Entwicklung von Quantencomputern ist

Microsoft gab letzte Woche bekannt, dass es einen neuen Aggregatzustand zur Erstellung eines Quantencomputers entdeckt hat, wodurch ein zwanzigjähriger Kampf in der Physik beendet wird, den viele in der Quantenwelt als unpraktikabel abtaten.

Der amerikanische Technologieriese steht nun am Rande des heiligen Grals der Computertechnik, und wie sie erklärten, glaubt das Unternehmen, dass diese Entdeckung es ihnen ermöglichen wird, bis Ende dieses Jahrzehnts einen praktischen Quantencomputer zu bauen, sowie eine Vielzahl anderer Durchbrüche in diesem Bereich.

Die Entdeckung von Microsoft ist das Ergebnis jahrelanger Forschung zu einer Art von Teilchen, die aus einem vierten Aggregatzustand besteht, der sich von fest, flüssig und gasförmig unterscheidet. Die Existenz dieser Teilchen, bekannt als Majorana-Fermionen, wurde erstmals 1937 theoretisiert, und Wissenschaftler haben jahrzehntelang gekämpft, um zu beweisen, dass diese Teilchen tatsächlich existieren. Jetzt hat Microsoft Erfolg gehabt, obwohl Wissenschaftler bereits 2022 behaupteten, sie hätten es geschafft, Effekte zu erfassen, die durch diese Teilchen verursacht wurden.

Der Technologieriese entschied sich, mit der Forschung an diesen Teilchen zu beginnen, da sie erkannten, dass sie der wahre Weg zur Quantencomputing sind. Während Bits in einem traditionellen Computer Einsen und Nullen darstellen, können Qubits, die in Quantencomputern verwendet werden, beide Ziffern gleichzeitig darstellen.

Die meisten Arten von Qubits behalten jedoch ihre Quantenstate nur für einen Bruchteil einer Sekunde, was bedeutet, dass alle Informationen, die sie halten, sehr schnell verloren gehen. Um dies auszugleichen, werden voll funktionsfähige Quantencomputer eine Vielzahl zusätzlicher Qubits benötigen, um die für die Fehlerkorrektur erforderliche Software auszuführen.

Im Vergleich dazu sind die sogenannten topologischen Qubits, die Microsoft versucht hat, unter Verwendung von Majorana-Teilchen zu erstellen, fehlerresistenter. Informationen werden im gesamten Qubit gespeichert, was bedeutet, dass selbst wenn Teile ausfallen, das topologische Qubit als Ganzes genügend Informationen behalten sollte, um nützlich zu sein.

Diese größere Stabilität bedeutet, dass Microsoft wahrscheinlich nur etwa 100 zusätzliche Qubits benötigt, um Fehler für jedes voll funktionsfähige Qubit zu korrigieren, sagte Jason Zander, Executive Vice President für Strategische Missionen und Technologien bei Microsoft. Dies ist ungefähr ein Zehntel dessen, was in Maschinen erwartet wird, deren Qubits auf anderen Materialien basieren.

Die neuesten von Microsoft veröffentlichten Daten, einschließlich Arbeiten, die am Mittwoch in Nature veröffentlicht wurden, stellen einen bedeutenden Fortschritt bei der Schaffung nutzbarer topologischer Qubits dar. Allerdings gibt es, wie die Financial Times berichtete, immer noch eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass die Entdeckungen des Unternehmens durch etwas anderes erklärt werden könnten als durch die erfolgreiche Ausnutzung schwer fassbarer Teilchen.

Diese Entdeckung kommt nur wenige Wochen, nachdem Nvidias CEO Jensen Huang vorhergesagt hat, dass nützliche Quantencomputer noch 20 Jahre entfernt sind – viel länger, als es Unternehmen, die in diesem Bereich tätig sind, behaupten.

Als ein Zeichen des offiziellen Interesses der USA an der ehrgeizigen Technologie hat Darpa, die Agentur des US-Verteidigungsministeriums, die für die Entwicklung fortschrittlicher Technologien verantwortlich ist, Microsoft in diesem Monat ausgewählt, um zu versuchen zu demonstrieren, dass es einen großen Quantencomputer bauen kann.

Das amerikanische Startup PsiQuantum, das einzige andere Unternehmen, das von Darpa ausgewählt wurde, verwendet photonbasierte Qubits und kündigte letztes Jahr ein Projekt im Wert von 620 Millionen Dollar an, um ein voll funktionsfähiges Quantensystem in Australien zu bauen.

Mit der neuesten Forschung und den Daten, die ihre Ansprüche zur Beherrschung von Majorana-Teilchen unterstützen, erklärte Microsoft, dass es den ersten Prozessor mit dieser Technologie geschaffen hat. Der Chip mit dem Namen Majorana 1 basiert auf acht topologischen Qubits. Die winzige Größe jeder Komponente bedeutet, dass es letztendlich in der Lage sein wird, bis zu einer Million Qubits auf jedem Chip unterzubringen und so einen voll funktionsfähigen Quantencomputer zu schaffen, kündigte das Unternehmen an.