マイクロソフト、世界初のトポロジカル量子チップ「Majorana 1」

Microsoftは、トポロジカルアーキテクチャを採用した世界初の量子チップ「Majorana 1(マヨラナワン)」を発表した。独自開発したトポコンダクターを採用し、これまで数十年かかると言われていた有意義な産業規模の問題を解決する量子コンピュータを数年で実現するという。

トポコンダクターは、「マヨラナ粒子」を出現させ、これにより信頼性が高くスケーラブルな量子ビットを生成するための画期的な素材。半導体の発明により現在のコンピュータが発展してきたのと同様に、トポコンダクターが実現する新タイプのチップは、現在のコンピュータでは実現できない先進的な材料開発や環境問題の解決などさまざまな課題を解決するための道筋を提供するという。

手のひらサイズのチップに100万量子ビットに拡張可能な構造を備え、現在は8つのトポロジカル量子ビットを配置したものを構築している段階。現在存在する世界中の全コンピュータを合わせて動作させても、100万量子ビットの量子コンピュータには対抗できないとしている。

トポコンダクターは、固体、液体、気体でもない新しい物質状態である「トポロジカル状態」を作り出すことが可能な材料。より安定した量子ビット生成に活用され、高速、小型で量子のデジタル制御が可能になる。

トポコンダクターの開発には、インジウムヒ素とアルミニウムからできた新しい材料スタックの開発が必要で、その多くはMicrosoftが原子ごと設計し製造したもの。これにより「マヨラナ」と呼ばれる新しい量子粒子を出現させ、この特性を活用することで量子コンピュータを次の段階へ進めることが目的とする。

マヨラナは自然界には存在せず、磁場と超伝導でのみ存在させることが可能になるが、その実現が難しいことから既存の量子チップ開発では、別の量子ビットに焦点を当てて開発を行なってきた。Microsoftはランダムな量子情報を保護するために役立つマヨラナ粒子を生成し、マイクロ波を使用することで、それらの情報を確実に測定できることを確認。ハードウェアレベルでエラー耐性を組み込むことが可能で、量子チップの動作がより安定する。

なお、これらの開発には引き続き数年のエンジニアリング作業が必要だが、多くの困難な課題はすでに克服されているという。