Microsoftの「量子コンピューター」も実用化間近です！

人類が直面する最も困難な問題の多くを解決できる「量子コンピューター」も実用化間近です！
これまでのコンピュータが火縄銃なら、新たな量子コンピューターはマシンガンといったところですが、命中率が悪く火縄銃とのハイブリッド運用が必要でした。
量子コンピューティング単独での製品化は遠い未来だと思っていましたが、Majorana（マヨラナ）という反粒子を弾丸に使ったところ命中率が大幅にアップし実用域に達しました〜
量子ビットと聞くとスゴそうに聞こえますが、1個だけでは複雑な問題を解くような「実用的な計算」はできません。  なぜなら、量子コンピュータの真の力は、複数の量子ビットが「量子もつれ」という状態になることで初めて発揮されるからです。
今回の手の平に載るCPUサイズのMajorana１は8個の量子ビットですが、最終的には100万個の量子ビットを連結できるそうです。
トポロジカル・コア・アーキテクチャを採用した世界初の量子チップとなりますが、本格運用されるようになると、これまでのセキュリティはすべて見直しが必要となり、仮想通貨も価値を失うことになります。ソフトウェアの分野は手つかず状態ですが、従来の2進数プログラムは使えませんので、アルゴリズムの見直しが急務となります。

MicrosoftはMajoranaという自然界には存在しない反粒子を使ってこれを実現しました。

自然界に存在する素粒子（例えば電子やクォークなど）は、ディラック粒子と呼ばれ、それぞれに対応する反粒子（例えば陽電子や反クォークなど）を持ちます。粒子と反粒子は電荷などの性質が反対であり、衝突すると対消滅を起こします。

しかし、マヨラナ粒子は自身が自身の反粒子であるため、電荷を持たない中性の粒子であることが理論的に示唆されています。これは、私たちが日常的に触れる物質を構成する粒子とは全く異なる、非常にユニークな存在です。
GoogleのWillowチップ（106量子ビット）とIBMのR2 Heron（156量子ビット）と比べると、現在の8量子ビットは少ないですが、マイクロソフトは「エラー耐性とスケーラビリティ」で戦う戦略です。

これまでの歩み

1937年頃: マヨラナ・ゼロモードが理論的に提唱される。

2000年代初頭〜2022年3月14日まで:MicrosoftのAzure Quantumプログラムが、トポロジカル量子ビットの研究開発に20年以上を費やす。

シミュレーションと製造への投資を行う。

半導体と超伝導材料を原子レベルで精密に積層するプロセスを開発。

特定の磁場と電圧下で、デバイスがトポロジカル相を生成し、マヨラナ・ゼロモードのペアを示すエネルギーシグネチャを観測。

トポロジカルギャップを測定。

2018年: マヨラナ・ゼロモードを求める研究論文がNatureに掲載されるも、データが不完全または誤解を招くものであったため撤回。

昨年 (記事発表の1年前):Azure Quantumチームの新しいデバイス設計の実験データ分析依頼を受けた同僚から、Roman Lutchynにメールが届く。

データが、事前に設定されたトポロジカルブレークスルーのチェックリストのすべての項目を満たしていることが判明。

2022年3月14日:MicrosoftのAzure Quantumプログラムが、スケーラブルなトポロジカル量子ビットの構築に必要な物理学のデモンストレーションに成功したことを発表。

この成果は、トポロジカル量子ビットの実現に向けた大きな進歩であり、Microsoftが長年追求してきたスケーラブルな量子コンピュータの実現への道を開く。

登場人物

クリスタ・スヴォー (Krysta Svore): Microsoftの著名なエンジニアであり、同社の量子ソフトウェアプログラムを率いる。今回の成果を「宇宙で最もエキゾチックな物理現象の一つを実証するシステムを人間が設計できたこと」と評価。

ズルフィ・アラム (Zulfi Alam): Microsoftの量子担当コーポレートバイスプレジデント。量子コンピュータが気候変動や食糧問題などの地球規模の問題解決に貢献できると期待。

チェタン・ナヤク (Chetan Nayak): Microsoftの著名なエンジニアであり、Azure Quantumのハードウェアプログラムを率いる。今回の成果を「このとらえどころのない物理学の重要な側面を証明するもの」と評価し、トポロジカル量子ビットの開発に向けて「フルスチーム」で進むと述べている。

ラウリ・サイニエミ (Lauri Sainiemi): MicrosoftのAzure Quantumにおける製造担当ゼネラルマネージャー。

ピーター・クロストロップ (Peter Krogstrup): Microsoftのデンマーク、リングビーにあるQuantum Materials Labの科学ディレクター。「Microsoftは、理論的には最高の量子ビットになり得る非常にリスクの高いアプローチをとってきた」と述べている。

ロマン・ルッチン (Roman Lutchyn): Microsoftのパートナーリサーチマネージャーで、Azure Quantumのシミュレーションチームを率いる。

ジュディス・スーター (Judith Suter): Microsoftのシニアリサーチャーで、Quantum Materials Labに勤務。

アジュアン・キュイ (Ajuan Cui): Microsoftのハードウェアエンジニアで、MicrosoftのQuantum Materials Labで機器を操作している。

モハナ・ラジャパルケ (Mohana Rajpalke): Microsoftのシニアリサーチャーで、MicrosoftのQuantum Materials Labでアジュアン・キュイと共同研究を行っている。

シャオジン・ジャオ (Xiaojing Zhao): MicrosoftのQuantum Materials Labで働く博士研究員。

https://news.microsoft.com/source/features/innovation/microsofts-majorana-1-chip-carves-new-path-for-quantum-computing/