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Microsoft hat den Majorana 1 vorgestellt, einen bahnbrechenden Quantenchip mit einer neuartigen Topological-Core-Architektur. Diese Innovation könnte die Entwicklung leistungsfähiger Quantencomputer von Jahrzehnten auf wenige Jahre verkürzen. Der Chip basiert auf einem neu entwickelten Material namens Topoleiter, einem topologischen Supraleiter mit einzigartigen Eigenschaften.
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Topoleiter ermöglicht neuen Aggregatzustand
Der Topoleiter kann einen vollkommen neuen Aggregatzustand annehmen: weder fest, flüssig noch gasförmig, sondern topologisch. Dieser Zustand war bisher nur theoretisch beschrieben worden. Microsoft kombinierte den Halbleiter Indiumarsenid mit dem Supraleiter Aluminium, um den Topoleiter zu erschaffen. Jedes einzelne Atom wurde in dem neuen Design gezielt platziert.
Qubits aus Majorana-Teilchen
Analog zu den Bits klassischer Computer verwenden Quantencomputer Qubits. Diese sind jedoch sehr instabil und leicht zu stören, was zu Informationsverlust führen kann. Microsoft stellt seine Qubits aus Majorana-Teilchen her, benannt nach dem italienischen Mathematiker Ettore Majorana (1906-1938). Diese topologischen Qubits sind hardwareseitig gegen zufällige Störungen geschützt.
Einfache, aber leistungsfähige Architektur
Die neu vorgestellte Architektur ist relativ simpel: Für ein Qubit werden Nanodrähte aus Aluminium zu einem „H“ geformt, auf dem vier steuerbare Majorana-Teilchen sitzen. Quanteninformationen werden über die Parität gespeichert, also abhängig davon, ob sich eine gerade oder ungerade Anzahl von Elektronen auf dem Draht befindet. Mikrowellenstrahlen werden verwendet, um zu messen, wie viele Elektronen vorhanden sind.
Skalierbares Design
Der Majorana 1 Chip verfügt über 8 topologische Qubits, könnte aber auf eine Million skaliert werden. Mindestens eine Million Qubits werden benötigt, damit Quantencomputer durch präzise Simulationen wertvolle Beiträge zu wissenschaftlichen Problemen leisten können, was nun in greifbare Nähe rückt. Im Jahr 2023 gelang es Microsofts Forschungsteam erstmals, Majorana-Teilchen zu erzeugen und zu kontrollieren.
Dieser Meilenstein signalisiert einen bedeutenden Fortschritt im Quantencomputing und könnte Industrien und wissenschaftliche Forschung transformieren. Obwohl noch Herausforderungen bestehen, bringt die Entwicklung des Majorana 1 das Quantencomputing näher an die praktische Anwendung. Diese Errungenschaft könnte unser Verständnis von Materialien und ihren Eigenschaften neu gestalten und den Weg für neue technologische Durchbrüche ebnen.
Wie könnte sich die Entwicklung fehlertoleranter Qubits auf Bereiche wie Medizin, Materialwissenschaften und künstliche Intelligenz auswirken, und welche ethischen Überlegungen sollten die Entwicklung und Anwendung dieser Technologie leiten? Teilen Sie Ihre Gedanken in den Kommentaren.
Basierend auf Inhalten von www.futurezone.at und eigener Recherche.
