Majorana 1 (Quantenchip)

Majorana 1 ist laut Microsoft die weltweit erste Quantenverarbeitungseinheit (QPU), die von einem sogenannten topologischen Kern angetrieben wird, der auf eine Million Qubits auf einem einzigen Chip skaliert werden kann. Und der betreffende Chip – von Microsoft als "Topokonduktor" bezeichnet, kurz für topologischer Leiter – passt in Ihre Handfläche.

Seinen Namen verdankt der "Majorana 1"-Chip den "Majorana Zero Modes" (MZM). Ein MZM ist ein einzigartiges Quantenteilchen, das an den Rändern bestimmter Materialien existiert (wie z. B. das Material, aus dem Majorana 1 besteht). Sie müssen sich im absoluten Nullpunkt befinden, um funktionieren zu können. Darüber hinaus ermöglichen sie die schnelle Verarbeitung hochkomplexer Probleme bei einer sehr niedrigen Fehlerrate.

Physikalische Grundlagen

Quantencomputer arbeiten auf einer völlig anderen physikalischen Ebene als herkömmliche Computer.

Klassische Computer arbeiten mit binären Bits. Der Quantencomputer hingegen arbeitet mit „Quantenbits“ (oder „Qubits“). Während binäre Bits entweder eins oder null sein können, kann ein Qubit in mehreren Zuständen existieren. Mit anderen Worten: Null und Eins können entweder getrennt voneinander existieren, als Eins oder Null, oder – und hier wird es für die meisten Menschen seltsam – Null oder Eins können gleichzeitig existieren.

Fehlertoleranz ist der Schlüssel

Normalerweise weisen Quantencomputer eine hohe Fehlerrate auf. Das Microsoft-Team, das Majorana 1 entwickelt hat, gibt an, ein Gerät mit zuverlässiger Quantenfehlerkorrektur (QEC) entwickelt zu haben.

Majorana 1 kann auch dann noch präzise funktionieren, wenn gelegentlich Fehler in Qubits und Gates auftreten. Microsoft hat unter anderem durch eine digitale Steuerung sichergestellt, dass das neue System eine relativ niedrige QEC aufweist (etwa eine Fehlerquote von einem Prozent, die die Ingenieure im Laufe der Zeit weiter senken können). Diese Steuerung ermöglicht es Computeringenieuren, "die große Anzahl von Qubits zu verwalten, die für reale Anwendungen benötigt werden".

Niedrige Fehlerquoten

Microsoft behauptet, eine Supraleitung von Topokondensatoren erreicht zu haben – das bedeutet, dass sie eine völlig neue Materialklasse geschaffen haben, was den Majorana 1 von anderen heutigen Quantencomputern unterscheidet. Dieses neue Material ermöglicht es Microsoft, einen digital gesteuerten, kleinen und sehr schnellen Qubit für seinen Quantencomputer zu verwenden.

Durch die Schaffung eines neuen Materiezustands haben die Ingenieure von Microsoft sichergestellt, dass ihr Quantencomputer wirklich einzigartig ist. Das wiederum bedeutet wahrscheinlich, dass Microsoft (zumindest vorerst) die Quantenüberlegenheit gegenüber seinen Konkurrenten besitzt. 

Stand: 30.11.-0001