Microsoft は、新世代のトポロジカル量子チップ Majorana 2 をリリースしました。同社は昨年、最初のトポロジカル量子プロセッサ Majorana 1 で重要なブレークスルーを達成したと発表しましたが、関連する主張はすぐに物理学コミュニティで疑問と議論を引き起こしました。今回発表されたマジョラナ2はロードマップの次の段階と位置付けられている。 Microsoftは、量子ビットの安定性と寿命を改善するために、材料システムとデバイス構造の両方で大幅なアップグレードを行ったと述べた。
量子コンピューティングの基本的な情報単位は量子ビットです。これは古典的なコンピューターのバイナリ ビットに似ていますが、同時に複数の重ね合わせ状態になる可能性があります。理論的には、特定の種類のコンピューティング タスクの効率を大幅に向上させることができます。 Microsoftによれば、Majorana 2の量子ビットの信頼性は前世代に比べて約1000倍向上したという。この指標は、スケーラブルで実用的な量子コンピューティングに向けた重要なしきい値の 1 つと考えられています。
マイクロソフトの量子ハードウェア部門の技術フェロー兼コーポレートバイスプレジデントであるチェタン・ナヤック氏は、マヨラナ 2 を作成するために、チームはデバイス内でより安定したトポロジー位相を取得することを目的として、マヨラナ 1 で使用された材料スタックを再構築したと述べました。新世代のチップでは、マヨラナ 1 号で使用されていたアルミニウム超電導材料が鉛に置き換えられ、半導体活性領域がインジウムヒ素とインジウムヒ素アンチモンの組み合わせにアップグレードされ、全体的な量子性能が向上しました。
材料システムが更新された後、量子ビットの寿命はマイクロソフトによって表示される重要なデータの 1 つになりました。アルミニウムベースのマヨラナ 1 チップでは、量子ビットの寿命の範囲はわずか 1 ～ 12 ミリ秒です。 Majorana 2 では、量子ビットの寿命が 20 秒以上に延長され、安定性が 1,000 倍以上向上しました。 Microsoftは、一部の量子ビットは1分以上持続するものもあり、同社はこれで「実用的な量子コンピューティング」に向けた次の進歩段階をサポートするのに十分であると考えていると述べた。
ナヤック氏は、こうした一連の「急速な進歩」に基づいて、マイクロソフトはスケーラブルで実用的な量子コンピューターに向けた全体的なロードマップを加速し、「目標スケジュールを半分に短縮」していると述べた。同社は現在、トポロジカル量子ビットに基づくフォールトトレラントなプロトタイプ量子コンピューターを2029年までに実装する計画で、化学、材料、気候などの分野で従来のコンピューターでは到達できないいくつかの複雑な問題を克服したいと考えている。
Microsoftがマヨラナチップの開発中に社内で使用していたDiscoveryアプリケーションを初めて外部に公開したことも注目に値する。公式の紹介文によると、このツールは科学研究開発プロジェクトに「エージェント スタイル」のワークフローを導入し、材料設計、パラメータ検索、実験計画などのプロセスを支援するために使用されます。現在、Discovery は GitHub 上の研究者に公開されており、ユーザーは GitHub Copilot アカウントを通じてアクセスし、独自の科学研究ワークフローに統合できます。