Квантові ілюзії та ферміони Майорани

Світ перебуває напередодні обчислювальної революції, здатної знецінити сучасні методи кібербезпеки та розв'язати завдання, які сьогодні видаються нездійсненними. Масштаб амбіцій настільки великий, що уряд США вже інвестував близько 2 мільярдів доларів, щоб до 2028 року отримати повноцінну, працездатну квантову систему. У цій гонці беруть участь такі гіганти, як Google та IBM, проте стратегія Microsoft докорінно відрізняється від підходів конкурентів. Замість того щоб удосконалювати вже вивчені технології, компанія протягом двох десятиліть намагається здійснити стрибок через кілька етапів еволюції, спираючись на теоретичну фізику.

В основі стратегії Microsoft лежить ставка на ферміони Майорани — гіпотетичні частинки, які є власними античастинками. Теоретично використання таких частинок дозволило б створити топологічні кубіти, що мають неймовірну стійкість до зовнішніх перешкод і декогеренції, яка є головною проблемою всіх сучасних квантових комп'ютерів. Виявлення таких ферміонів у реальності автоматично означало б Нобелівську премію з фізики, але на практиці вони залишаються невловимими.

Щоб наблизитися до цієї мети, вчені створюють квазічастинки — так звані «моди нуль-енергії». Це складні структури з переохолоджених електронів, які імітують властивості ферміонів Майорани. Для їхньої генерації використовуються топологічні провідники — матеріали, здатні проводити струм виключно по своїй поверхні. Технічна реалізація в процесорі Majorana 1 ґрунтується на модифікованому джозефсонівському переході: класичній структурі з двох надпровідників, розділених ізолятором, де один із компонентів замінено топологічним матеріалом.

Однак шлях до створення ідеального кубіта виявився тернистим і супроводжувався серйозними науковими скандалами. Спільнота фізиків з недовірою ставиться до заяв Microsoft, і не без підстав: дві статті компанії, раніше опубліковані в Nature, були відкликані. Редактори журналу вказали на критичні помилки в даних, а сама корпорація пізніше спробувала дистанціюватися від цих публікацій, заявивши, що дослідження проводилися поза її власними лабораторіями та не проходили внутрішню перевірку.

Новий виток дискусії розпочався з публікації в лютому 2025 року. У цій роботі Microsoft змістила акцент із прямого виявлення ферміонів на програмне забезпечення, призначене для пошуку «топологічної щілини» в провіднику. Наявність цієї щілини теоретично підтверджує можливість створення довговічних кубітів і слугує фундаментом для всіх поточних розробок компанії.

Проте незалежні експерти бачать у цьому лише спробу приховати відсутність реальних доказів. Генрі Легг з Університету Сент-Ендрюс стверджує, що результати роботи були представлені однобічно. На його думку, якщо проаналізувати повний набір даних, опублікований Microsoft, стає зрозуміло, що заявлена «щілина» насправді є звичайним випадковим шумом. Це ставить під удар усю доказову базу, на якій будується обіцянка компанії представити працюючу систему до 2029 року.

Скептицизм поділяє і фізик з Університету Піттсбурга Сергій Фролов. Він підкреслює, що в індустрії досі немає серії надійних, відтворюваних експериментів, які могли б підтвердити правдоподібність досягнень Microsoft. Замість фундаментального наукового базису спостерігається лише низка спірних статей, які оскаржуються колегами на найбазовішому рівні.

У відповідь на критику Microsoft переходить від мови теоретичної фізики до мови інженерного прагматизму. Четан Наяк, який курує розробку квантового обладнання, стверджує, що їхнє програмне забезпечення — це не стільки інструмент наукового відкриття, скільки «практичний інструмент налаштування» чипів. На думку Наяка, суперечки про теоретичну чистоту методу безглузді, якщо пристрій фактично працює та виконує операції. Його позиція гранично проста: поки критики обговорюють можливість польоту, Microsoft пропонує просто застрибнути в літак і летіти.