Microsoft memperkenalkan Majorana 1, chip kuantum pertama di dunia yang didukung oleh arsitektur Topological Core baru yang diharapkan akan mewujudkan komputer kuantum yang mampu memecahkan masalah skala industri yang bermakna dalam hitungan tahun, bukan dekade.
Ia memanfaatkan topokonduktor pertama di dunia, jenis material terobosan yang dapat mengamati dan mengendalikan partikel Majorana untuk menghasilkan qubit yang lebih andal dan dapat diskalakan, yang merupakan blok penyusun komputer kuantum.
Dengan cara yang sama seperti penemuan semikonduktor yang memungkinkan telepon pintar, komputer, dan elektronik masa kini, topokonduktor dan jenis chip baru yang dimungkinkannya menawarkan jalur untuk mengembangkan sistem kuantum yang dapat diskalakan hingga satu juta qubit dan mampu mengatasi masalah industri dan masyarakat yang paling rumit, kata Microsoft.
"Kami mengambil langkah mundur dan berkata 'Oke, mari kita ciptakan transistor untuk era kuantum. Properti apa yang perlu dimilikinya?'" kata Chetan Nayak, teknisi Microsoft. “Dan begitulah cara kami sampai di sini – kombinasi khusus, kualitas, dan detail penting dalam tumpukan material baru kami yang memungkinkan jenis qubit baru dan pada akhirnya seluruh arsitektur kami.”
Arsitektur baru yang digunakan untuk mengembangkan prosesor Majorana 1 ini menawarkan jalur yang jelas untuk memuat sejuta qubit pada satu chip yang dapat muat di telapak tangan seseorang, kata Microsoft. Ini adalah ambang batas yang dibutuhkan bagi komputer kuantum untuk memberikan solusi dunia nyata yang transformatif – seperti memecah mikroplastik menjadi produk sampingan yang tidak berbahaya atau menciptakan material penyembuhan diri untuk konstruksi, manufaktur, atau perawatan kesehatan. Semua komputer dunia saat ini beroperasi bersama tidak dapat melakukan apa yang dapat dilakukan oleh komputer kuantum satu juta qubit.
“Apa pun yang Anda lakukan di ruang kuantum perlu memiliki jalur menuju sejuta qubit. Jika tidak, Anda akan menemui jalan buntu sebelum mencapai skala di mana Anda dapat memecahkan masalah yang sangat penting yang memotivasi kita,” kata Nayak. “Kami sebenarnya telah menemukan jalur menuju sejuta.”
Topokonduktor, atau superkonduktor topologi, adalah kategori material khusus yang dapat menciptakan keadaan materi yang sama sekali baru – bukan padat, cair, atau gas, tetapi keadaan topologi. Hal ini dimanfaatkan untuk menghasilkan qubit yang lebih stabil, cepat, kecil, dan dapat dikontrol secara digital, tanpa pengorbanan yang diperlukan oleh alternatif saat ini. Sebuah makalah baru yang diterbitkan Rabu di Nature menguraikan bagaimana para peneliti Microsoft mampu menciptakan sifat kuantum eksotis qubit topologi dan juga mengukurnya secara akurat, sebuah langkah penting untuk komputasi praktis.
Terobosan ini memerlukan pengembangan material yang sama sekali baru yang terbuat dari tumpukan indium arsenide dan aluminium, yang sebagian besar dirancang dan dibuat oleh Microsoft atom demi atom. Tujuannya adalah untuk mendorong partikel kuantum baru yang disebut Majoranas agar ada dan memanfaatkan sifat uniknya untuk mencapai cakrawala komputasi kuantum berikutnya, kata Microsoft.
Inti Topologi pertama di dunia yang menggerakkan Majorana 1 dapat diandalkan berdasarkan desain, menggabungkan ketahanan terhadap kesalahan pada tingkat perangkat keras sehingga membuatnya lebih stabil.
Aplikasi yang penting secara komersial juga akan memerlukan triliunan operasi pada satu juta qubit, yang akan menjadi penghalang dengan pendekatan saat ini yang bergantung pada kontrol analog yang disetel dengan baik dari setiap qubit. Pendekatan pengukuran baru tim Microsoft memungkinkan qubit dikontrol secara digital, mendefinisikan ulang dan sangat menyederhanakan cara kerja komputasi kuantum.
Kemajuan ini memvalidasi pilihan Microsoft beberapa tahun lalu untuk mengejar desain qubit topologi – tantangan ilmiah dan teknik berisiko tinggi, berhadiah tinggi yang sekarang membuahkan hasil. Saat ini, perusahaan telah menempatkan delapan qubit topologi pada sebuah chip yang dirancang untuk berskala hingga satu juta.