- Op woensdag presenteerde Microsoft de Majorana 1-chip waarmee de Amerikaanse techreus een doorbraak in quantum computing claimde.
- De chip zou het mogelijk maken om met behulp van zogenoemde ‘majorana-deeltjes’ qubits resistent te maken tegen fouten.
- Maar de claim van Microsoft lijkt iets te stellig, want uit het onderzoek dat Microsoft deed blijkt dat de werking van de chip nog niet helemaal is bevestigd.
- Lees ook: Waarom de doorbraak van Google op het gebied van quantum computing zo belangrijk is
Als je dacht dat quantumcomputing niet nog ingewikkelder kon worden, dan heb je het helaas mis. In navolging van Google’s Willow-chip die de foutcorrectie op qubits in essentie heeft opgelost, komt Microsoft nu om de hoek kijken met de Majorana 1-chip die kort gezegd belooft dat foutcorrectie helemaal niet meer nodig is, omdat de qubits vrijwel foutloos werken.
Dat klinkt als een doorbraak en zo schetst Microsoft het ook in het persbericht dat er woensdag uitging. Hierin claimt het bedrijf namelijk dat ze het zogenaamde majorana-particle hebben weten te creëren. Dat is indrukwekkend, want dat zou betekenen dat de onderzoekers het voor elkaar hebben gekregen om iets te ontwikkelen wat tot op heden nog niet bestond.
Om uit te leggen hoe dit werkt, is het handig om nog even kort door te nemen wat quantumcomputing nu eigenlijk is. Dit werkt namelijk in de basis heel anders dan de computer of smartphone waarop je nu dit artikel leest. Tot dusver wordt alles opgebouwd uit digitale signalen van 1 of 0. Die noemen we bits. Quantumcomputers werken met qubits. Dat zijn in essentie dezelfde dingen als bits, maar volgens ze de wetten van de quantumfysica en kunnen ze naast zich in de 1 of de 0 bevinden, ook andere tussenliggende stadia aannemen.
In de praktijk betekent dit dat er veel meer calculaties tegelijk uitgevoerd kunnen worden door een quantumcomputer, wat weer inhoudt dat complexere problemen sneller opgelost kunnen worden. Maar qubits hebben een probleem: ze zijn enorm gevoelig voor invloeden van buitenaf. Om dat tegen te gaan, worden quantumcomputers in speciale stralingsbestendige , vacuümbehuizingen gehouden waarbij de temperatuur nabij het absolute nulpunt gehouden wordt. Alles om de externe invloeden tot een minimum te beperken, want een beïnvloede qubit kan al leiden tot een foutief resultaat op een berekening.
De foutgevoeligheid van qubits werd tot dusver opgelost met meer qubits die bij foutcorrectie helpen. Iets wat de Willow-chip van Google eigenlijk doet. Hoe meer qubits, hoe beter de resultaten.
Majorana 1 werkt compleet anders vanuit de basis
Maar Microsoft bedacht dat het anders kon en startte meer dan twintig jaar geleden het onderzoek naar het zogenoemde majorana-deeltje. Het voordeel van dit deeltje is namelijk dat hij topologisch is.
Topologisch betekent in dit geval dat er wordt gekeken naar de ruimtelijke eigenschappen van het object. Het voorbeeld dat hierbij het meest wordt aangehaald is de vergelijking tussen een donut en een beker. Beiden hebben namelijk een gat. De donut in het midden, de beker in zijn oor. Als je nu je fantasie gebruikt, dan kun je ongelooflijk veel vormen bedenken die tussen een donut en een beker liggen die ook een gat hebben. Dat gat is de topologische eigenschap waar het om draait. Zolang dat blijft bestaan, is de informatie die het deeltje bevat, ook nog in orde.
Wat dit in de praktijk betekent is dat een topologisch deeltje veel invloeden van buitenaf kan weerstaan voordat het zijn eigenschap verliest. Het kan gebombardeerd worden door externe deeltjes waardoor hij van vorm verandert, maar zolang hij zijn 'gat' behoudt, is er niets aan de hand.
Dat is wat het majorana-deeltje in essentie is. In tegenstelling tot de qubits die de meeste quantumcomputers gebruiken, kan de Majorana 1-chip in theorie dit soort majorana-deeltje opwekken en gebruiken als qubits. Daardoor zijn ze veel stabieler en bruikbaarder.
Maar dan nu terug naar Microsofts claim, want die is niet helemaal wat het lijkt te zijn. In het onderzoek dat het bedrijf in de vakpublicatie Nature heeft gepubliceerd waarin het de werking van de chip uitlegt, staat namelijk duidelijk het volgende te lezen: "Deze metingen bewijzen op zichzelf niet dat de waargenomen toestanden topologisch zijn." Met andere woorden: de metingen uit de chip tonen niet met 100 procent zekerheid aan dat majorana-deeltjes bestaan, laat staan werken.
In de conclusie bevestigen de onderzoekers het zelfs door te zeggen: "Concluderend kan gesteld worden dat onze bevindingen een aanzienlijke vooruitgang betekenen in de richting van de realisatie van een topologische qubit gebaseerd op alleen meten."
Microsoft maakt toch de claim, omdat de onderzoekers durven te stellen dat ze zeker kunnen zijn van de werking. Waarom? Omdat ze zich aan strikte eisen en beperkingen hebben gehouden. Hierdoor zou het onmogelijk kunnen zijn dat de uitkomst van het onderzoek iets anders kan zijn.
De weg naar de miljoen qubits
Als je dan goed door het persbericht leest, merk je ook dat Microsoft toch een slag om de arm houdt. Het beweert namelijk nergens heel stellig dat het al werkt, maar vooral dat het een pad naar de miljoen qubits en een doorbraak voor het oplossen van toekomstige problemen kan zijn.
Nergens valt dit meer op dat in een interview dat CEO Satya Nadella van Microsoft geeft in de podcast van Dwarkesh Patel. Nadella weerhoudt zich bij elke uitspraak om ook maar iets vast te stellen en heeft het continu over de potentie en als het allemaal werkt zoals het moet werken.
Ook stellen meerdere quantum-wetenschappers tegenover de Volkskrant dat ze vraagtekens zetten bij de werking van de Majorana 1-chip. Volgens hen werkt Microsoft met wazige data waaruit ze wazige conclusies trekken. Een enkeling durft zelfs te stellen dat het techbedrijf ronduit dubieuze claims doet over de doorbraak.
