Квантовые иллюзии и фермионы Майораны

Современный мир стоит на пороге вычислительной революции, способной обесценить существующие методы кибербезопасности и решить задачи, которые сегодня кажутся неразрешимыми. Масштаб амбиций настолько велик, что правительство США уже инвестировало около 2 миллиардов долларов, чтобы к 2028 году получить полноценную, работающую квантовую систему. В этой гонке участвуют такие гиганты, как Google и IBM, однако стратегия Microsoft в корне отличается от подхода конкурентов. Вместо того чтобы совершенствовать уже изученные технологии, компания два десятилетия пытается совершить прыжок через несколько ступеней эволюции, опираясь на теоретическую физику.

В основе стратегии Microsoft лежит ставка на фермионы Майораны — гипотетические частицы, которые являются своими собственными античастицами. В теории, использование таких частиц позволило бы создать топологические кубиты, обладающие невероятной устойчивостью к внешним помехам и декогеренции, что является главной проблемой всех современных квантовых компьютеров. Обнаружение таких фермионов в реальности автоматически означало бы Нобелевскую премию по физике, но на практике они остаются неуловимыми.

Чтобы приблизиться к этой цели, ученые создают квазичастицы — так называемые «моды нуль-энергии». Это сложные структуры из сверхохлажденных электронов, которые имитируют свойства фермионов Майораны. Для их генерации используются топологические проводники — материалы, способные проводить ток исключительно по своей поверхности. Техническая реализация в процессоре Majorana 1 основана на модифицированном джозефсоновском переходе: классической структуре из двух сверхпроводников, разделенных изолятором, где один из компонентов заменен топологическим материалом.

Однако путь к созданию идеального кубита оказался тернистым и сопровождался серьезными научными скандалами. Сообщество физиков с недоверием относится к заявлениям Microsoft, и не без оснований: две статьи компании, ранее опубликованные в Nature, были отозваны. Редакторы журнала указали на критические ошибки в данных, а сама корпорация позже попыталась дистанцироваться от этих публикаций, заявив, что исследования проводились вне её собственных лабораторий и не проходили внутреннюю проверку.

Новый виток дискуссии начался с публикации в феврале 2025 года. В этой работе Microsoft сместила акцент с прямого обнаружения фермионов на программное обеспечение, предназначенное для поиска «топологического зазора» в проводнике. Наличие этого зазора теоретически подтверждает возможность создания долговечных кубитов и служит фундаментом для всех текущих разработок компании.

Тем не менее, независимые эксперты видят в этом лишь попытку скрыть отсутствие реальных доказательств. Генри Легг из Университета Сент-Эндрюс утверждает, что результаты работы были представлены однобоко. По его мнению, если проанализировать полный набор данных, опубликованный Microsoft, становится ясно, что заявленный «зазор» на самом деле является обычным случайным шумом. Это ставит под удар всю доказательную базу, на которой строится обещание компании представить работающую систему к 2029 году.

Скептицизм разделяет и физик из Университета Питтсбурга Сергей Фролов. Он подчеркивает, что в индустрии до сих пор нет серии надежных, воспроизводимых экспериментов, которые могли бы подтвердить правдоподобность достижений Microsoft. Вместо фундаментального научного базиса наблюдается лишь череда спорных статей, которые оспариваются коллегами на самом базовом уровне.

В ответ на критику Microsoft переходит от языка теоретической физики к языку инженерного прагматизма. Четан Наяк, курирующий разработку квантового оборудования, утверждает, что их программное обеспечение — это не столько инструмент научного открытия, сколько «практический инструмент настройки» чипов. По мнению Наяка, споры о теоретической чистоте метода бессмысленны, если устройство фактически работает и выполняет операции. Его позиция предельно проста: пока критики обсуждают возможность полета, Microsoft предлагает просто запрыгнуть в самолет и лететь.