REDMOND / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Microsoft hat kürzlich einen bedeutenden Fortschritt in der Quantencomputing-Technologie verkündet, der das Potenzial hat, die Branche nachhaltig zu verändern.
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Microsoft hat einen bemerkenswerten Fortschritt im Bereich des Quantencomputings erzielt, indem es die ersten sogenannten „topologischen Qubits“ entwickelt hat. Diese Qubits speichern Informationen in einem exotischen Materiezustand und könnten einen bedeutenden Schritt in Richtung praktischer Quantencomputer darstellen.
Die Forscher von Microsoft haben gleichzeitig ein Papier in der renommierten Zeitschrift Nature veröffentlicht und eine Roadmap für zukünftige Entwicklungen vorgestellt. Der Majorana 1 Prozessor, den sie entworfen haben, soll bis zu eine Million Qubits aufnehmen können, was ausreichen könnte, um viele der ehrgeizigen Ziele des Quantencomputings zu erreichen, wie das Knacken kryptografischer Codes und die schnellere Entwicklung neuer Medikamente und Materialien.
Wenn sich die Behauptungen von Microsoft bewahrheiten, könnte das Unternehmen seine Konkurrenten wie IBM und Google, die derzeit als führend im Rennen um den Bau eines Quantencomputers gelten, überholen. Allerdings zeigt das peer-reviewed Nature-Papier nur einen Teil dessen, was die Forscher behauptet haben, und die Roadmap enthält noch viele Hürden, die überwunden werden müssen.
Was sind topologische Qubits? Und warum sind Quantencomputer so begehrt? Quantenbits oder Qubits sind die Bausteine von Quantencomputern. Während ein herkömmlicher Computer Informationen in Bits speichert, die entweder den Wert 0 oder 1 haben können, kann ein Qubit dank der Gesetze der Quantenmechanik eine Kombination aus beiden Werten annehmen.
Microsoft hat einen einzigartigen Ansatz gewählt, um seine „topologischen Qubits“ zu entwickeln. Sie verwenden sogenannte Majorana-Teilchen, die erstmals 1937 vom italienischen Physiker Ettore Majorana theoretisiert wurden. Diese Teilchen existieren nur in einer seltenen Art von Material, einem topologischen Supraleiter, der auf extrem niedrige Temperaturen gekühlt werden muss.
Die Microsoft-Forscher haben ein Paar winziger Drähte verwendet, von denen jeder ein Majorana-Teilchen an jedem Ende gefangen hält, um als Qubit zu fungieren. Die Messung des Qubit-Werts erfolgt durch Mikrowellen, die bestimmen, ob sich ein Elektron in einem der beiden Drähte befindet.
Der Grund für Microsofts intensiven Aufwand liegt darin, dass durch das Tauschen der Positionen von Majorana-Teilchen oder deren Messung auf eine bestimmte Weise, sie „geflochten“ werden können, sodass sie ohne Fehler gemessen werden können und gegen äußere Störungen resistent sind. In der Theorie kann ein Quantencomputer, der Majorana-Teilchen verwendet, vollständig frei von den Qubit-Fehlern sein, die andere Designs plagen.
Es gibt jedoch einen Haken: Selbst bei einem Majorana-basierten Quantencomputer, wie dem von Microsoft angekündigten, wird eine Operation – bekannt als T-Gate – nicht fehlerfrei durchführbar sein. Dennoch ist die Korrektur von T-Gate-Fehlern viel einfacher als die allgemeine Fehlerkorrektur anderer Quantenplattformen.
Die wissenschaftliche Gemeinschaft wird genau beobachten, wie Microsofts Quantenprozessoren funktionieren und wie sie im Vergleich zu den bereits etablierten Quantencomputing-Prozessoren abschneiden. Gleichzeitig wird die Forschung über das exotische und obskure Verhalten von Majorana-Teilchen an Universitäten weltweit fortgesetzt.
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