Microsoft hat am Mittwoch einen bahnbrechenden Schritt im Bereich des Quantencomputings gemacht: Die Vorstellung des „Majorana 1“, des weltweit ersten Quantenprozessors, der auf topologischen Qubits basiert.
Dieser Chip könnte die Entwicklung leistungsfähiger Quantencomputer beschleunigen und verspricht, komplexe wissenschaftliche und industrielle Probleme in Jahren statt Jahrzehnten zu lösen.
Ein revolutionärer Ansatz
Der Majorana 1 nutzt eine neuartige Architektur, die auf einem sogenannten „Topoconductor“ basiert – einem topologischen Supraleiter, der Majorana-Teilchen erzeugen und kontrollieren kann. Diese Teilchen, benannt nach dem italienischen Physiker Ettore Majorana, der ihre Existenz 1937 theoretisch vorhersagte, gelten als Schlüssel zu stabileren und skalierbaren Qubits. Im Gegensatz zu den fehleranfälligen Qubits anderer Ansätze (wie denen von IBM oder Google, die auf Supraleitern oder Ionenfallen beruhen) sollen topologische Qubits robuster gegen Umweltstörungen sein. Microsofts Innovation besteht darin, ein Material aus Indiumarsenid und Aluminium zu kombinieren, um diesen topologischen Zustand zu erreichen – ein Durchbruch, der in einer aktuellen Studie im Fachjournal Nature detailliert beschrieben wird.
Der Chip, der etwa die Größe einer Handfläche hat, enthält derzeit acht topologische Qubits. Microsoft plant jedoch, diese Technologie auf bis zu eine Million Qubits pro Chip zu skalieren. „Eine Million Qubits ist die Schwelle, die wir überschreiten müssen, um transformative Lösungen für reale Probleme zu liefern“, erklärte Chetan Nayak, Technical Fellow und Corporate Vice President für Quantum Hardware bei Microsoft. Zu den potenziellen Anwendungen zählen die Simulation chemischer Reaktionen für neue Medikamente, die Zersetzung von Mikroplastik oder die Entwicklung selbstheilender Materialien.
Jahre, nicht Jahrzehnte
Während andere Experten, wie Nvidia-Chef Jensen Huang, kürzlich prognostizierten, dass nützliche Quantencomputer noch zwei Jahrzehnte entfernt seien, zeigt sich Microsoft optimistischer. Das Unternehmen betont, dass der Majorana 1 den Weg für fehlertolerante Quantencomputer ebnet, die innerhalb weniger Jahre einsatzbereit sein könnten. Dies wird durch die Teilnahme am DARPA-Programm US2QC untermauert, bei dem Microsoft als eines von zwei Unternehmen ausgewählt wurde, um den ersten fehlertoleranten Quantencomputer zu entwickeln. Der nächste Schritt: ein Prototyp, der in den kommenden Jahren demonstriert werden soll.
Skepsis in der Fachwelt
Trotz der Euphorie gibt es auch vorsichtige Stimmen. Experten wie Travis Humble vom Oak Ridge National Laboratory loben den Fortschritt, mahnen jedoch, dass weitere Daten und Prototypen nötig seien, um die Praxistauglichkeit zu beweisen. „Die Skalierung auf eine Million Qubits bleibt eine enorme Herausforderung“, so Humble. Auch die Geschichte gibt Anlass zur Skepsis: 2018 musste eine von Microsoft unterstützte Studie zu Majorana-Zuständen zurückgezogen werden, nachdem Datenmanipulation aufgedeckt wurde. Seitdem hat das Unternehmen die Forschung in seine eigenen Labore verlagert, etwa in Washington und Dänemark.
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Ausblick und Bedeutung
Der Majorana 1 markiert einen Paradigmenwechsel im Wettlauf um den Quantencomputer. Anders als Konkurrenten wie Google (mit seinem „Willow“-Chip) oder IBM setzt Microsoft auf eine völlig neue Hardwarestrategie, die Fehlerresistenz auf Chipebene integriert. Die nahtlose Einbindung in Azure-Rechenzentren könnte zudem den Zugang zur Technologie demokratisieren. Doch während die Möglichkeiten – von medizinischen Durchbrüchen bis hin zur Cybersicherheit – enorm sind, warnen Kritiker vor Risiken: Ein Quantencomputer mit Millionen Qubits könnte aktuelle Verschlüsselungen obsolet machen.
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Microsofts Vorstoß zeigt: Das Zeitalter des Quantencomputings rückt näher. Ob der Majorana 1 tatsächlich hält, was er verspricht, wird die Zukunft zeigen – doch der erste Schritt ist gemacht.
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