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O anúncio da Microsoft de alcançar um marco em uma abordagem potencialmente transformadora para a computação quântica é recebido com o ceticismo por pesquisadores que participam da cúpula international da APS.
Grande parte do oxigênio na Sociedade Física Americana Cúpula de física international Em Anaheim, Califórnia, foi adotado por discussões sobre “qubits topológicos”. Esses dispositivos quânticos são teorizados para serem muito menos propensos a erros e fáceis de aumentar do que outras tecnologias de qubit, mas a construção de uma está longe de ser fácil. Pesquisadores da equipe do Microsoft Azure Quantum sugeriram recentemente que tinham um qubit topológico em funcionamento, e ontem o líder da equipe, Chetan Nayak, apresentou suas evidências em uma sessão de alta octanagem na cúpula. Muitos físicos participando da conversa, no entanto, expressaram dúvidas sobre a reivindicação.
A apresentação de Nayak ocorreu após uma controvérsia envolvendo um anúncio da Microsoft no mês passado. Seguindo a Natureza publicação (1), A Microsoft emitiu um Comunicado de imprensa Descrevendo a realização do primeiro chip do mundo alimentado por qubits topológicos, que “pode levar a computadores quânticos capazes de resolver problemas significativos em anos, não décadas”. No entanto, essa afirmação foi além do que foi apresentado no materials revisado por pares-NaturezaA equipe editorial escreveu em uma nota que os resultados não representam evidências de modos topológicos, mas a pesquisa oferece uma plataforma para manipular esses modos no futuro (ver Notícias de pesquisa: os especialistas pesam na reivindicação de qubit topológica da Microsoft). Na época, Nayak disse que as evidências seriam oferecidas por sua apresentação no cume.
Compreensivelmente, sua palestra atraiu muita atenção: “Microsoft” e “Chetan Nayak” foram as duas principais pesquisas no programa da cúpula, de acordo com a análise da equipe da APS sobre a atividade on -line dos 14.000 participantes. Em um grande salão repleto de capacidade, Nayak apresentou os novos dados de sua equipe sobre o “Tetron” qubit da Microsoft, uma estrutura em forma de H envolvendo dois nanofios conectados por uma ponte supercondutora (Fig. 1). Os fios são projetados para hospedar modos zero majorana (MZMS), versões de estado sólido de partículas de majorana, que pesquisadores condensados tentaram detectar há mais de uma década.
Os MZMs são excitações coletivas do tipo partículas, previstas para existir nos limites de certos supercondutores. Sua relevância para a computação quântica está na possibilidade de construir qubits que codificam informações quânticas nos MZMs, que são inerentemente estáveis graças às suas “características topológicas”. Esses qubits topológicos seriam robustos contra distúrbios ambientais e, portanto, muito menos propensos a erros do que os qubits convencionais – atraindo uma tremenda simplificação do {hardware} necessário para construir um computador quântico útil.
No dispositivo Tetron, espera-se que os MZMs apareçam nas quatro extremidades da estrutura em forma de H. Para testar a presença desses modos, os pesquisadores da Microsoft aplicaram o chamado “protocolo de lacuna topológico (TPG)”, um procedimento de medição e análise projetado para transportar sinais de MZM, enquanto descarta origens espúrias ligadas a imperfeições, transtorno materials e outros efeitos não-tontopológicos ou triviais (2). Usando esse protocolo, Nayak e seus colegas encontraram condições experimentais, como a força de um campo magnético aplicado, sob o qual ambos os fios do Tetron passaram pelo protocolo.
Nayak então apresentou dados sobre o comportamento de qubit do Tetron. No dispositivo, os estados de 0 e 1 qubit correspondem aos estados dos nanofios acoplados com diferentes “paridade”. A paridade aqui está relacionada a ter um número ímpar ou uniforme de cargas nos fios, o que depende da presença de MZMs. A equipe realizou diferentes medições para estabelecer o comportamento de qubit. Em explicit, através do chamado “X X” Medições, eles procuraram produzir superposições quânticas de 0 e 1 estados – o teste decisivo para bits quânticos. Nayak mostrou uma curva barulhenta que, após algum processamento, revelou um sinal oscilando entre dois valores X. Espera -se que os sinais bimodais surjam dos efeitos de interferência quântica no qubit. (Nayak reconheceu que “você não pode ver (o sinal bimodal) a olho nu”.)
Muitos físicos da platéia questionaram o que os sinais implicavam. O ruído nas medições de X foi um problema para a mineração condensada, eun-ah Kim, da Universidade de Cornell. “Eu adoraria ver o sinal pulando para mim”, diz ela, mas não estava convencido de que os dados ofereciam assinaturas de comportamento de qubit. Javad Shabani, especialista em materiais e dispositivos quânticos da Universidade de Nova York, concorda. “Pode ser algum tipo de qubit, mas eles não podem controlá -lo. E ainda não vejo evidências de que seja topológico”, diz ele. O teórico da Caltech, Jason Alicea, diz que há valor no estabelecimento dessas medidas como ferramentas para caracterizar essas arquiteturas. “Mas sinto muito fortemente que deve haver um limiar muito maior por reivindicar a descoberta de um qubit topológico”, acrescenta ele.
Em um conversa anterior na cúpulaum físico levantou uma objeção elementary ao TGP usado pela Microsoft para estabelecer que seus dispositivos hospedam MZMs. “O protocolo GAP é falho”, disse Henry Legg, da Universidade de St. Andrews, no Reino Unido. Apresentando uma análise que ele postou no Arxivele argumentou que o protocolo produz resultados que dependem de opções de medição e parâmetros de entrada, em vez de nas propriedades subjacentes do dispositivo, e provavelmente fornecerá “falsos positivos”, ou seja, as fases triviais de tags como topológicas. Ele acrescentou que o protocolo não pode detectar uma lacuna supercondutora – que é necessária para as medições de paridade. “As fundações para construir um qubit topológico não estão lá, e alguém alegando ter construído um hoje está vendendo um conto de fadas perigosas”, concluiu. O pesquisador da Microsoft, Roman Lutchyn, se levantou e se opôs às conclusões de Legg. Ele admite que o TGP oferece falsos positivos, mas diz que o faz com uma probabilidade insignificante. “Estamos por trás dos resultados de nossos papéis”, disse Lutchyn. “O protocolo (tapinheiro topológico) tem mérito e as preocupações têm mérito. Minha esperança é que algumas dessas críticas ajudem a encontrar maneiras de melhorar as coisas”, diz Alicea.
Microsoft Quantum
Nayak não descarta os argumentos críticos: “Eu nunca senti que haveria um momento em que todos estariam totalmente convencidos”. Mas ele diz que um número crescente de pesquisadores está convencido dos resultados da Microsoft. A confiança da equipe, diz ele, vem de ter um profundo entendimento desses dispositivos, materiais e técnicas de caracterização – camadas de informações que as pessoas não envolvidas no trabalho podem não apreciar. (Ele reconhece que a Microsoft não é capaz de compartilhar algumas informações relevantes e proprietárias.) Ele prevê vários avanços na fabricação de dispositivos-como a redução do distúrbio e a melhoria dos materiais de supercondutor-que devem levar a sinais mais limpos e oferecer perspectivas para dispositivos em maior escala (Fig. 2) (3). “À medida que os dispositivos progridem, você acaba testando cada vez mais nossa compreensão”, diz ele.
Shabani diz que diferentes tipos de experimentos – como aqueles que observam a fusão de pares de MZMs – precisam convencê -lo de que a Microsoft possui dispositivos topológicos. Segundo Kim, essa direção de pesquisa ainda é muito jovem. Mas as características potenciais de um processador topológico de qubit-a sujeira para os erros e uma vantagem competitiva em escalar-são uma grande motivação para persegui-lo. “Reduzir erros exigirá o aumento da ‘lacuna topológica’, que é um enorme desafio de engenharia e ciência de materiais”, diz ela. “Construir qubits topológicos é um objetivo que vale a pena, e todos devemos torcer por isso”, diz Alicea. A abordagem adotada pela Microsoft enfrenta enormes dificuldades, mas “ainda é o melhor caminho que temos no curto prazo”, diz ele. Shabani acrescentou que as probabilities de sucesso da Microsoft seriam muito maiores se se envolvessem mais com a comunidade científica por meio de colaborações.
–Matteo Rini
Matteo Rini é o editor de Revista de Física.
Referências
- Microsoft Azure Quantum, “Medição de paridade interferométrica de tiro único em dispositivos híbridos INAS-Al”. Natureza 638651 (2025).
- Di Pikulin et al.“Protocolo para identificar uma fase de supercondutor topológica em um dispositivo de três terminais”. ARXIV: 2103.12217.
- D. Aasen et al.“Roteiro para a computação quântica tolerante a falhas usando matrizes de qubits topológicos”. ARXIV: 2502.12252V1.
