پرش به محتوا

مایورانا ۱

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

مایورانا ۱ (انگلیسی: Majorana 1) دستگاه سخت‌افزاری توسعه‌یافته توسط مایکروسافت است که کاربردهای بالقوه‌ای در رایانش کوانتومی دارد.[۱] این نخستین دستگاه کوانتومی تولیدشده توسط مایکروسافت است و از فناوری توپولوژی ابررسانایی‌ها بهره می‌برد. این دستگاه ترکیبی از آرسنید ایندیم و آلومینیم است که برخی نشانه‌ها از میزبانی فرمیون مایورانا را نشان می‌دهد.[۲]

مایکروسافت برنامه دارد تا از این حالت‌های صفر مایورانا برای ساخت رایانه کوانتومی توپولوژیکی استفاده کند و در نهایت یک رایانه کوانتومی توپولوژیکی در مقیاس بزرگ ایجاد نماید.[۳]

مایورانا ۱ که در فوریه ۲۰۲۵ معرفی شد، به‌عنوان پیشرفتی در پروژه بلندمدت مایکروسافت برای ایجاد یک رایانه کوانتومی مبتنی بر کیوبیتهای توپولوژیکی مطرح شده است.[۴][۵] این اعلامیه واکنش‌های متفاوتی را در جامعه علمی برانگیخته است، به‌طوری‌که برخی آن را هیجان‌انگیز و برخی دیگر با شک و تردید به آن نگاه می‌کنند.[۶][۷][۸]

پیش‌زمینه

[ویرایش]

تحقیقات در زمینه رایانش کوانتومی همواره با چالش‌هایی در زمینه پایداری و مقیاس‌پذیری کیوبیتها مواجه بوده است. کیوبیت‌های سنتی، مانند آن‌هایی که بر پایه مدارهای ابررسانا یا یون به دام‌افتاده ساخته می‌شوند، به‌شدت در برابر نویز و عدم همدوسی آسیب‌پذیرند که می‌تواند منجر به بروز خطا در محاسبات شود. برای غلبه بر این محدودیت‌ها، پژوهشگران روش‌های گوناگونی را برای ساخت رایانه کوانتومی با تاب‌آوری خطا بیشتر بررسی کرده‌اند.

کیوبیت‌های توپولوژیکی، که نخستین بار در سال ۱۹۹۷ توسط الکسی کیتایف و مایکل فریدمن مطرح شدند،[۹][۱۰] راهکاری امیدوارکننده ارائه می‌دهند که در آن اطلاعات کوانتومی به‌گونه‌ای رمزگذاری می‌شود که به‌طور ذاتی در برابر اختلالات محیطی مقاوم باشد. این محافظت ناشی از ویژگی‌های توپولوژیکی سیستم است که آن را در برابر اغتشاشات محلی مقاوم می‌سازد.

رویکرد مایکروسافت، که بر پایه فرمیون مایورانا در ساختارهای ناهمگن نیمه‌رسانا-ابررسانا است، یکی از چندین تلاشی است که برای تحقق رایانه کوانتومی توپولوژیکی انجام می‌شود.

جنجال

[ویرایش]

سخت‌افزار کوانتومی مایکروسافت از زمان انتشار مقاله‌ای پرحاشیه در مجله نیچر در سال ۲۰۱۸ که بعداً پس گرفته شد، مورد بحث و جدل بوده است.[۱۱] اعلامیه مربوط به مایورانا ۱ نیز واکنش‌های متفاوتی را برانگیخته است، به‌گونه‌ای که برخی آن را پیشرفتی مهم و برخی دیگر آن را ادعایی ناپخته می‌دانند.[۶][۷]

ادعای ساخت یک واحد پردازش کوانتومی

[ویرایش]

در اعلامیه مربوط به مایورانا ۱، این سخت‌افزار به‌عنوان «اولین واحد پردازش کوانتومی (QPU) جهان که توسط یک هسته توپولوژیکی تغذیه می‌شود» توصیف شده است.[۱۲] اما نمایش‌های سخت‌افزاری ارائه‌شده در حال حاضر تنها یک روش برای خواندن داده‌ها را نشان می‌دهند و هیچ‌گونه پردازش کوانتومی در مد صفر را اثبات نکرده‌اند.[۲] علاوه بر این، آزمایش عمومی موجود، همدوسی سیستم کوانتومی دولایه‌ای آن‌ها را ارزیابی نکرده است. این در تضاد با سایر واحدهای پردازش کوانتومی (QPU) است که معمولاً هم اطلاعات کوانتومی همدوس و هم عملیات منطقی همدوس را نشان می‌دهند.[۱۳][۱۴][۱۵]

ادعاهای مربوط به ایجاد یک حالت صفر مایورانا

[ویرایش]

در بیانیه مطبوعاتی فوریه ۲۰۲۵،[۵] مایکروسافت ادعا کرد که «مقاله منتشرشده در نیچر تأییدی است که نشان می‌دهد مایکروسافت… توانسته است ذرات مایورانا را ایجاد کند.» این ادعا در تضاد با محتوای مقاله نیچر است،[۲] جایی که نویسندگان بیان می‌کنند که اندازه‌گیری‌ها «به‌تنهایی تعیین نمی‌کنند که آیا حالت‌های کم‌انرژی شناسایی‌شده توسط تداخل‌سنجی، توپولوژیکی هستند یا خیر.»[۱۶][۸]

دلیل این عدم قطعیت، دشواری در تمایز بین حالت‌های مایورانا و حالت آندریف است.[۱۷] هر دو نوع این حالت‌ها می‌توانند در دستگاه‌هایی که مایکروسافت در حال ساخت آن‌هاست، وجود داشته باشند. حالت‌های مایورانا توپولوژیکی هستند و می‌توانند در ساخت یک رایانه کوانتومی توپولوژیکی استفاده شوند، اما حالت‌های آندریف توپولوژیکی نیستند و به‌طور مستقیم برای ساخت یک رایانه کوانتومی مفید نیستند. نتایج فعلی مایورانا ۱ کاملاً با این احتمال سازگار است که این دستگاه فقط شامل حالت‌های آندریف باشد و هیچ حالت مایورانایی در آن وجود نداشته باشد.[۲]

مشکل در تشخیص حالت‌های مایورانا از سایر حالت‌های توپولوژیکی غیرمرتبط مانند حالت‌های آندریف، همچنین دلیل اصلی پس‌گیری پرحاشیه مقاله نیچر در سال ۲۰۱۸ بود.[۱۱] در آن مقاله، نویسندگانی که با مایکروسافت همکاری داشتند، مدعی شدند که شواهد قاطعی از وجود حالت‌های صفر مایورانا دارند، اما داده‌ها نشان دادند که این نتایج کاملاً با وجود حالت‌های آندریف نیز سازگار هستند.[۱۸][۱۹]

ادعاهای مربوط به ایجاد «یک حالت جدید ماده»

[ویرایش]

در بیانیه‌های مطبوعاتی فوریه ۲۰۲۵، مایکروسافت ادعا کرد که دستگاه سخت‌افزاری مایورانا ۱ «یک حالت جدید ماده ایجاد کرده است که پیش‌تر فقط در نظریه وجود داشت».[۱۲] این ادعا در تضاد با تاریخچه طولانی آزمایش‌هایی است که بر اساس نانوسیم‌های نیمه‌رسانا در شرایطی مشابه با آنچه در تراشه مایورانا ۱ دیده می‌شود، انجام شده‌اند.[۲۰] این تراشه، طبق ادعای مایکروسافت، باید در همان وضعیت ماده‌ای باشد. این موضوع در پرونده بررسی همترازی مقاله مایکروسافت درباره مایورانا ۱ مورد توجه قرار گرفته است،[۲] جایی که یکی از داوران مقاله را این‌گونه توصیف کرده است: «تازگی این مقاله در ارائه شواهد قوی‌تر برای [حالت‌های صفر مایورانا] نیست، بلکه در رویکرد روش‌شناختی آن است: این مقاله نشان می‌دهد که خوانش تکی مبتنی بر rf-parity را می‌توان در هندسه حلقه‌ای پیچیده انجام داد.»

توپوکاندوکتورها

[ویرایش]

مایکروسافت اصطلاح توپوکاندوکتور را برای توصیف ماده‌ای که مایورانا ۱ بر اساس آن ساخته شده است، معرفی کرد. در بیانیه مطبوعاتی فوریه ۲۰۲۵، مایکروسافت توپوکاندوکتورها را به عنوان «کلاسی از مواد که امکان ایجاد فرمیون مایورانا را فراهم می‌کنند»، تعریف کرد.[۲] این مواد از نظر نظری به‌طور گسترده‌ای برای ایجاد و کنترل حالت‌های صفر مایورانا پیشنهاد شده‌اند که می‌توانند به عنوان مبنایی برای کیوبیت توپولوژیکی عمل کنند.[۲۱][۲۲]

ابررساناهای توپولوژیکی به دلیل ساختار نواری الکترونیکی منحصربه‌فرد خود، دارای حالت‌های سطحی توپولوژیکی هستند.[۲۳] این حالت‌های سطحی در برابر اختلال و نقص مقاوم هستند و آن‌ها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای میزبانی حالت‌های صفر مایورانا تبدیل می‌کنند. توپوکاندوکتور مایکروسافت از آرسنید ایندیوم و آلومینیوم ساخته شده است.[۲۴]

مقالات داخلی مایکروسافت، معماری مبتنی بر توپوکاندوکتورها را که امکان آنیون را فراهم می‌کند، تشریح کرده‌اند—که برای عملیات کلیدی در منطق کیوبیتی مقاوم در برابر خطا ضروری است.[۲۵]

بافتن شامل جابه‌جایی کنترل‌شده مکان‌های حالت‌های صفر مایورانا است، که می‌توان از آن برای انجام محاسبات کوانتومی استفاده کرد. این فرایند ذاتاً در برابر خطا مقاوم است، زیرا حفاظت توپولوژیکی حالت‌های مایورانا آن‌ها را در برابر اغتشاشات محلی مقاوم می‌کند.

جستارهای وابسته

[ویرایش]

منابع

[ویرایش]
  1. ↑ Nellis, Stephen (2025-02-25). "Microsoft creates chip it says shows quantum computers are 'years, not decades' away". Reuters. Retrieved 23 February 2025.
  2. ↑ ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ ۲٫۳ ۲٫۴ ۲٫۵ Microsoft Azure Quantum; Aghaee, Morteza; Alcaraz Ramirez, Alejandro; Alam, Zulfi; Ali, Rizwan; Andrzejczuk, Mariusz; Antipov, Andrey; Astafev, Mikhail; Barzegar, Amin; Bauer, Bela; Becker, Jonathan; Bhaskar, Umesh Kumar; Bocharov, Alex; Boddapati, Srini; Bohn, David; Bommer, Jouri (February 2025). "Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices". Nature (به انگلیسی). 638 (8051): 651–655. doi:10.1038/s41586-024-08445-2. ISSN 1476-4687. PMC 11839464. PMID 39972225. {{cite journal}}: Check |pmc= value (help); Check |pmid= value (help)
  3. ↑ Aasen, David; Aghaee, Morteza; Alam, Zulfi; Andrzejczuk, Mariusz; Antipov, Andrey; Astafev, Mikhail; Avilovas, Lukas; Barzegar, Amin; Bauer, Bela (2025-02-17), Roadmap to fault tolerant quantum computation using topological qubit arrays, arXiv:2502.12252
  4. ↑ "Station Q". news.microsoft.com. Archived from the original on 2024-07-19. Retrieved 2025-02-20.
  5. ↑ ۵٫۰ ۵٫۱ "Microsoft's Majorana 1 chip carves new path for quantum computing". news.microsoft.com (به انگلیسی). Retrieved 2025-02-20.
  6. ↑ ۶٫۰ ۶٫۱ Metz, Cade (2025-02-19). "Microsoft Says It Has Created a New State of Matter to Power Quantum Computers". The New York Times (به انگلیسی). ISSN 0362-4331. Retrieved 2025-02-20.
  7. ↑ ۷٫۰ ۷٫۱ "Microsoft Claims Quantum Breakthrough with Majorana 1 but Experts Aren't Convinced". CTOL digital (به انگلیسی). Retrieved 2025-02-20.
  8. ↑ ۸٫۰ ۸٫۱ Castelvecchi, Davide (2025-02-19). "Microsoft claims quantum-computing breakthrough — but some physicists are sceptical". Nature (به انگلیسی). doi:10.1038/d41586-025-00527-z.
  9. ↑ Kitaev, A.Yu. (January 2003). "Fault-tolerant quantum computation by anyons". Annals of Physics. 303 (1): 2–30. arXiv:quant-ph/9707021. Bibcode:2003AnPhy.303....2K. doi:10.1016/s0003-4916(02)00018-0. ISSN 0003-4916.
  10. ↑ Freedman, Michael H. (1998-01-06). "P/NP, and the quantum field computer". Proceedings of the National Academy of Sciences. 95 (1): 98–101. Bibcode:1998PNAS...95...98F. doi:10.1073/pnas.95.1.98. PMC 18139. PMID 9419335.
  11. ↑ ۱۱٫۰ ۱۱٫۱ Zhang, Hao; Liu, Chun-Xiao; Gazibegovic, Sasa; Xu, Di; Logan, John A.; Wang, Guanzhong; van Loo, Nick; Bommer, Jouri D. S.; de Moor, Michiel W. A.; Car, Diana; Op het Veld, Roy L. M.; van Veldhoven, Petrus J.; Koelling, Sebastian; Verheijen, Marcel A.; Pendharkar, Mihir (April 2018). "RETRACTED ARTICLE: Quantized Majorana conductance". Nature (به انگلیسی). 556 (7699): 74–79. arXiv:1710.10701. doi:10.1038/nature26142. ISSN 1476-4687. PMID 29590094. (پس گرفته شده، see http://retractionwatch.com/2021/03/08/authors-retract-nature-majorana-paper-apologize-for-insufficient-scientific-rigour/ Retraction Watch. اگر این موضوع عمدی است، خواهشمندیم {{پس گرفته شده|http://retractionwatch.com/2021/03/08/authors-retract-nature-majorana-paper-apologize-for-insufficient-scientific-rigour/ Retraction Watch}} را با{{پس گرفته شده|http://retractionwatch.com/2021/03/08/authors-retract-nature-majorana-paper-apologize-for-insufficient-scientific-rigour/ Retraction Watch||عمدی=بله}} جایگزین کنید.)
  12. ↑ ۱۲٫۰ ۱۲٫۱ Nayak, Chetan (2025-02-19). "Microsoft unveils Majorana 1, the world's first quantum processor powered by topological qubits". Microsoft Azure Quantum Blog (به انگلیسی). Retrieved 2025-02-20.
  13. ↑ "Meet Willow, our state-of-the-art quantum chip". گوگل (به انگلیسی). 2024-12-09. Retrieved 2025-02-20.
  14. ↑ "System Model H2 | Quantinuum's Quantum Computers". Quantinuum (به انگلیسی). Retrieved 2025-02-20.
  15. ↑ "Aquila | 256-qubit Quantum Computer". QuEra (به انگلیسی). Retrieved 2025-02-20.
  16. ↑ Aghaee, Morteza; et al. (Microsoft Azure Quantum) (2025). "Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices". Nature. 638. Discussion and outlook: 1st paragraph. doi:10.1038/s41586-024-08445-2.
  17. ↑ Kells, G.; Meidan, D.; Brouwer, P. W. (2012-09-12). "Near-zero-energy end states in topologically trivial spin-orbit coupled superconducting nanowires with a smooth confinement". Physical Review B. 86 (10): 100503. arXiv:1207.3067. Bibcode:2012PhRvB..86j0503K. doi:10.1103/physrevb.86.100503. ISSN 1098-0121.
  18. ↑ Simonite, Tom. "Microsoft-Led Team Retracts Disputed Quantum-Computing Paper". Wired (به انگلیسی). ISSN 1059-1028. Retrieved 2025-02-20.
  19. ↑ Castelvecchi, Davide (2021-03-10). "Evidence of elusive Majorana particle dies — but computing hope lives on". Nature (به انگلیسی). 591 (7850): 354–355. Bibcode:2021Natur.591..354C. doi:10.1038/d41586-021-00612-z. PMID 33692528.
  20. ↑ Wei, Peng; Manna, Sujit; Xie, Yingming; Law, Kam Tuen; Lee, Patrick; Moodera, Jagadeesh (20 August 2020). Drouhin, Henri-Jean M.; Wegrowe, Jean-Eric; Razeghi, Manijeh (eds.). The demonstration of Majorana zero modes in scalable gold nanowires. Spintronics XIII. Vol. 11470. اسپای. pp. 114700L. doi:10.1117/12.2565976. ISBN 978-1-5106-3746-7.
  21. ↑ Fu, Liang; Kane, C. L. (6 March 2008). "Superconducting Proximity Effect and Majorana Fermions at the Surface of a Topological Insulator". فیزیکال ریویو لترز. 100 (9): 096407. arXiv:0707.1692. Bibcode:2008PhRvL.100i6407F. doi:10.1103/PhysRevLett.100.096407. ISSN 0031-9007. PMID 18352737.
  22. ↑ Stoudenmire, E. M.; Alicea, Jason; Starykh, Oleg A.; Fisher, Matthew P.A. (14 July 2011). "Interaction effects in topological superconducting wires supporting Majorana fermions". Physical Review B. 84 (1): 014503. arXiv:1104.5493. Bibcode:2011PhRvB..84a4503S. doi:10.1103/PhysRevB.84.014503. ISSN 1098-0121.
  23. ↑ Sato, Masatoshi; Ando, Yoichi (July 2017). "Topological superconductors: a review". Reports on Progress in Physics. 80 (7): 076501. arXiv:1608.03395. Bibcode:2017RPPh...80g6501S. doi:10.1088/1361-6633/aa6ac7. ISSN 0034-4885. PMID 28367833.
  24. ↑ "Microsoft's Big Bet on Majorana Pays Off with New Topological Quantum Chip". HPCwire. Retrieved 2025-02-19.
  25. ↑ Alam, Salman; Najma, Bibi; Singh, Abhinav; Laprade, Jeremy; Gajeshwar, Gauri; Yevick, Hannah G.; Baskaran, Aparna; Foster, Peter J.; Duclos, Guillaume (3 October 2024). "Active Fréedericksz Transition in Active Nematic Droplets". Physical Review X. 14 (4): 041002. Bibcode:2024PhRvX..14d1002A. doi:10.1103/PhysRevX.14.041002. ISSN 2160-3308.
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=مایورانا_۱&oldid=41234431»