Microsoft tvrdi da je napravio naučni pomak koji može da promeni budućnost čovečanstva, naučnici traže dokaze

Istraživači iz Microsofta u Sjedinjenim Američkim Državama tvrde da su napravili prvi topološki kvantni bit (kubit) – potencijalno transformativni uređaj koji bi mogao učiniti kvantno računarstvo otpornim na greške koje trenutno ograničavaju njegove mogućnosti. Ovo otkriće, ako se potvrdi, predstavljaće naučnu prekretnicu za oblast topološkog kvantnog računarstva i fizike koja bi u ogromnoj meri mogla da promeni budućnost čovečanstva, kaže Skot Aronson, informatičar sa Univerziteta Teksas u Ostinu.

Kvantni računari sa topološkim kubitima omogućili bi rešavanje kompleksnih problema koji su trenutno nerešivi, od dizajniranja novih lekova i materijala do optimizacije klimatskih modela sa preciznošću koja bi mogla spasiti milione života.

Preporučujemo

Ako Microsoft zaista uspe u razvoju stabilnih topoloških kubita, mogli bismo da vidimo nove algoritme za veštačku inteligenciju koji bi revolucionisali medicinsku dijagnostiku, personalizovanu medicinu i otkriće novih materijala koji bi omogućili čistiju energiju i rešenja za klimatske promene. Ovakav napredak bi fundamentalno promenio naš pristup globalnim izazovima, od kreiranja novih izvora energije do modeliranja složenih bioloških sistema, potencijalno produžujući ljudski životni vek kroz ranije otkrivanje bolesti i targetirano lečenje zasnovano na preciznim simulacijama koje su danas nemoguće.

Međutim, tvrdnja je kontroverzna jer dokazi koji je podržavaju još uvek nisu predstavljeni u recenziranom naučnom radu. Ona je iznesena u saopštenju za štampu kompanije Microsoft, koje prati rad objavljen u časopisu Nature, a koji je napisalo više od 160 istraživača iz Microsoftovog Azure Quantum tima. Sam rad ne tvrdi da je napravljen topološki kubit, već samo izveštava o nekim ključnim karakteristikama uređaja.

U dokumentu recenzije koji prati rad, urednički tim časopisa Nature navodi da je tražio dodatne informacije od dvoje recenzenata kako bi "utvrdili tehničku ispravnost" rada, zaključujući da "rezultati u ovom rukopisu ne predstavljaju dokaz o prisustvu Majorana nultih modova [MZM] u prijavljenim uređajima". MZM je kvazičestica (stanje slično čestici koje predstavlja kolektivno elektronsko stanje) koja može funkcionisati kao topološki kubit.

Nauka traži čvrste dokaze, ne samo tvrdnje

"Recenzirani rad je sasvim jasan [da ne sadrži] dokaz o topološkim kubitima", kaže Vinfrid Hensinger, fizičar sa Univerziteta Saseks koji radi na kvantnom računarstvu koristeći zarobljene jone. "Ali saopštenje za štampu govori drugačije. U akademskim krugovima to je veliki prekršaj: ne bi trebalo iznositi tvrdnje koje nisu potkrepljene recenziranim radom" – ili barem predstavljene u predštampi.Četan Najak, vođa Microsoft Azure Quantum tima sa sedištem u Redmondu, kaže da su dokazi o topološkom kubitu dobijeni u periodu između podnošenja rada u martu 2024. i njegovog objavljivanja. On će te rezultate predstaviti na predavanju na Globalnom samitu fizike Američkog fizičkog društva u Anaheimu u martu.

Ali Hensinger je zabrinut da "saopštenje za štampu ne pojašnjava šta rad sadrži, a šta ne". On strahuje da bi neki mogli zaključiti da je snažna tvrdnja o izradi topološkog kubita sada podržana radom u časopisu Nature. "Ne treba nam da iznosimo takve tvrdnje – to je jednostavno nezdravo i zaista će naneti štetu oblasti", kaže on, jer bi to moglo dovesti do nerealnih očekivanja o mogućnostima kvantnih računara.

Kao i kubiti koji se koriste u trenutnim kvantnim računarima, poput superprovodljivih komponenti ili zarobljenih jona, MZM bi mogli da kodiraju superpozicije dva stanja (koja predstavljaju 1 ili 0). Kvantnim prepletanjem takvih kubita, informacije bi se mogle manipulisati na načine koji nisu mogući za klasične računare, što bi značajno ubrzalo određene vrste izračunavanja. Kod MZM-a, dva stanja se razlikuju po "parnosti": da li kvazičestice sadrže paran ili neparan broj elektrona.

Ugrađena zaštita od grešaka bi promenila pravila igre

S obzirom da su MZM "topološka" stanja, njihova podešavanja se ne mogu lako promeniti slučajnim fluktuacijama koje bi unele greške u izračunavanje. Umesto toga, ta stanja su poput uvijanja u savijenom pojasu koje se ne može izravnati osim ako se kopča ne otkopča. Topološki kubiti bi zato bili mnogo manje podložni greškama koje pogađaju trenutne kvantne računare, a koje ograničavaju složenost izračunavanja koje mogu podržati. Pošto je kvantna korekcija grešaka jedan od najizazovnijih problema za povećanje kvantnih računara, "želimo neki ugrađeni nivo zaštite od grešaka", objašnjava Najak.

Dugo se smatralo da bi se MZM mogli proizvesti na krajevima nanoskopskih žica napravljenih od superprovodljivog materijala. Zaista, istraživači Microsofta već nekoliko godina pokušavaju da naprave takve strukture i traže karakteristični potpis MZM-a na njihovim vrhovima. Ali može biti teško razlikovati ovaj potpis od drugih elektronskih stanja koja se mogu formirati u ovim strukturama.

U 2018. istraživači iz laboratorija u SAD-u i Holandiji (uključujući Tehnološki univerzitet Delft i Microsoft) tvrdili su da imaju dokaze o MZM-u u takvim uređajima. Međutim, morali su da povuku rad nakon što su drugi ukazali na probleme sa podacima. "Ta istorija čini neke stručnjake opreznim prema novim tvrdnjama", kaže Aronson.

Sada se, međutim, čini da su Najak i kolege rešili tehničke izazove. U radu objavljenom u časopisu Nature, oni izveštavaju o merenjima u nanožičanoj heterostrukturi napravljenoj od superprovodljivog aluminijuma i poluprovodničkog indijum arsenida koja su u skladu sa, ali ne i definitivnim dokazom za formiranje MZM-a na dva kraja. Ključni napredak je mogućnost preciznog merenja parnosti elektronskih stanja. "Rad pokazuje da možemo vršiti ova merenja brzo i precizno", kaže Najak.

"Uređaj je izvanredno dostignuće sa stanovišta nauke o materijalima i izrade", kaže Ivar Martin, naučnik za materijale iz Nacionalne laboratorije Argon u SAD-u. "Naporno su radili na ovim problemima i čini se da su blizu rešavanja složenosti." U saopštenju za štampu, tim Microsofta tvrdi da su sada postavili osam MZM topoloških kubita na čip nazvan Majorana 1, koji je projektovan da primi milion takvih kubita.

Čak i ako se tvrdnja Microsofta potvrdi, još mnogo toga treba uraditi da bi se od jednog MZM-a došlo do kvantnog računara, kaže Hensinger. Topološko kvantno računarstvo je "verovatno 20-30 godina iza drugih platformi", kaže on. Martin se slaže. "Čak i ako se sve potvrdi i ono što su realizovali zaista jesu MZM-ovi, njihovo usavršavanje da bi se u potpunosti iskoristila topološka zaštita će i dalje zahtevati značajan napor", kaže on.

Bez obzira na raspravu o rezultatima i načinu na koji su objavljeni, istraživači podržavaju napore Microsofta da proizvede topološki kvantni računar. "Kao naučnik koji voli da vidi da se stvari pokušavaju, zahvalan sam što je barem jedan igrač ostao pri topološkom pristupu čak i kad se ispostavilo da je to dug, bolan napor," kaže Aronson.

"Većina vlada neće finansirati takav rad, jer je previše rizičan i skup", dodaje Hensinger. "Tako da je vrlo lepo videti da Microsoft tu stupa na scenu."

(Telegraf.rs)