Microsoft dokonał przełomu w dziedzinie komputerów kwantowych, wprowadzając chip Majorana 1 – pierwszy układ wykorzystujący fermiony Majorany do tworzenia stabilnych kubitów. Ta innowacja, ogłoszona 21 lutego 2025 roku, opiera się na dwóch dekadach badań nad egzotycznymi stanami materii i może przyspieszyć rozwój praktycznych zastosowań technologii kwantowych.

Rewolucyjna architektura Topological Core

Sercem Majorana 1 jest topoprzewodnik – materiał nadprzewodzący o unikalnych właściwościach topologicznych, który umożliwia kontrolowane generowanie fermionów Majorany. W przeciwieństwie do tradycyjnych kubitów, które przechowują informację w pojedynczych cząstkach, rozwiązanie Microsoftu „rozprasza” dane kwantowe w przestrzeni, wykorzystując kwazicząstki będące własnymi antycząstkami. Dzięki temu kubity zyskują odporność na dekoherencję – główny problem współczesnych komputerów kwantowych.

Obecna wersja chipu zawiera 8 kubitów, lecz jego projekt umożliwia teoretyczne skalowanie do milionów jednostek na powierzchni porównywalnej z ludzką dłonią. Jak podkreśla Chetan Nayak, starszy inżynier Microsoftu, takie podejście eliminuje fizyczne ograniczenia dotychczasowych rozwiązań, gdzie każdy kubit wymagał oddzielnego systemu kontrolnego.

Fermiony Majorany – klucz do stabilności

Fermiony Majorany, teoretycznie przewidziane w 1937 roku przez Ettore Majoranę, przez dekady pozostawały w sferze hipotez. Microsoft udowodnił ich istnienie praktycznie, implementując je jako podstawę kubitów w Majorana 1. Cząstki te, pozbawione masy i ładunku, wykazują wrodzoną odporność na zakłócenia zewnętrzne, co radykalnie zmniejsza liczbę błędów obliczeniowych w porównaniu z konkurencyjnymi technologiami.

„To podejście high risk, high reward” – przyznaje Jason Zander z Microsoftu, wskazując na konieczność opracowania nowych metod fizyki eksperymentalnej do realizacji projektu1. Stabilność fermionów Majorany pozwala na uproszczenie architektury systemów korekcji błędów, które w tradycyjnych komputerach kwantowych pochłaniają nawet 90% zasobów.

Wyzwania i perspektywy

Mimo entuzjazmu, eksperci jak Philip Kim z Harvardu ostrzegają przed przedwczesnym optymizmem: „Nie widzieliśmy jeszcze demonstracji skalowania”1. Obecny prototyp wymaga testów w warunkach laboratoryjnych, zanim trafi do komercyjnych zastosowań.

Potencjał technologii obejmuje projektowanie leków poprzez symulacje molekularne, optymalizację łańcuchów dostaw czy rozkład mikroplastików. Microsoft zapowiada, że kolejne iteracje chipu mogą pojawić się w ciągu 2-3 lat, otwierając drogę do praktycznych zastosowań obliczeń kwantowych w przemyśle.

Podsumowanie

Majorana 1 wyznacza nowy kierunek w informatyce kwantowej, łącząc fizykę teoretyczną z inżynierską precyzją. Choć do komercyjnego sukcesu droga jeszcze daleka, wykorzystanie fermionów Majorany rozwiązuje kluczowe problemy stabilności i skalowalności, czyniąc kwantową rewolucję bardziej realną niż kiedykolwiek.