Chip lượng tử Majorana 1 của Microsoft ra đời nhờ một trạng thái vật chất 'chưa từng tồn tại': Năm ngoái chỉ có thể quan sát, nhưng năm nay đã đạt được khả năng kiểm soát.

"Năm ngoái, chúng tôi chỉ có thể quan sát nó lần đầu tiên, còn năm nay, chúng tôi đã có thể kiểm soát được nó.", đại diện của Microsoft xác nhận.

Microsoft đã công bố chip lượng tử Majorana 1 , một con chip mà họ khẳng định có thể giúp máy tính lượng tử giải quyết các bài toán thực tế phức tạp trong vài thập kỷ tới. Điều đặc biệt ở con chip này không chỉ là khả năng tính toán mà còn là việc Microsoft khẳng định họ đã kiểm soát được một trạng thái vật chất hoàn toàn mới , điều trước đây chỉ tồn tại trên lý thuyết.

Máy tính lượng tử được coi là tương lai của công nghệ tính toán, tuy nhiên một trong những thách thức lớn nhất mà lĩnh vực này gặp phải là tỷ lệ lỗi rất cao . Qubits – đơn vị tính toán cơ bản của máy tính lượng tử – rất nhạy cảm với các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, nhiễu vật liệu hoặc tác động môi trường. Điều này khiến hệ thống trở nên không ổn định, và các nhà khoa học vẫn đang tìm cách giảm thiểu lỗi để máy tính lượng tử có thể vận hành chính xác hơn.

Microsoft tin rằng họ có thể khắc phục vấn đề này bằng cách sử dụng "qubit tô-pô" (topological qubit) , một loại qubit đặc biệt được tạo ra từ trạng thái vật chất hoàn toàn mới . Theo Krysta Svore, chuyên gia cấp cao tại Microsoft, nhóm nghiên cứu của họ không chỉ quan sát mà còn kiểm soát được hạt hạ nguyên tử Majorana, vốn trước đây chỉ tồn tại trên lý thuyết.

Hạt Majorana có một đặc điểm vô cùng đặc biệt: nó vừa là hạt, vừa là phản hạt của chính nó . Điều này có nghĩa là khi hai hạt Majorana gặp nhau, chúng có thể triệt tiêu lẫn nhau, hoặc đôi khi vẫn tồn tại cùng nhau. Sự tương tác này có thể tạo ra một loại vật liệu mới mà Microsoft gọi là topoconductor , một chất hoạt động như chất bán dẫn nhưng cũng có tính siêu dẫn. Chính đặc tính này giúp Majorana 1 có thể lưu trữ thông tin với khả năng chống lỗi tốt hơn các qubit truyền thống, từ đó tăng cường độ ổn định cho máy tính lượng tử.

Về mặt kỹ thuật, chip Majorana 1 được phát triển từ một dây nano siêu dẫn làm từ indium arsenide , nối liền hai dây topoconductor theo hình chữ H. Khi được đưa vào từ trường, các hạt Majorana xuất hiện ở hai đầu của chữ H và có thể được điều khiển thông qua sóng vi ba. Microsoft tuyên bố họ có thể đo lường chính xác đến mức phân biệt giữa một tỷ và một tỷ lẻ một electron trong dây siêu dẫn , giúp máy tính lượng tử xác định trạng thái qubit một cách chính xác hơn.

Mặc dù các tuyên bố của Microsoft đầy triển vọng, giới khoa học vẫn rất thận trọng . Công ty đã công bố một số kết quả nghiên cứu ban đầu, nhưng ngay trong bài báo của họ, Microsoft cũng thừa nhận rằng chưa có bằng chứng xác thực hoàn toàn rằng trạng thái vật chất họ quan sát thực sự là tô-pô . Trước đây, đã có các nghiên cứu khẳng định phát hiện trạng thái Majorana nhưng sau đó lại phải rút lại do kết quả không chính xác.

Microsoft khẳng định nếu mọi việc diễn ra đúng như dự tính, công nghệ này có thể giúp máy tính lượng tử trở nên hữu dụng trong vài năm tới , thay vì phải mất hàng thập kỷ như trước đây. Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất vẫn là mở rộng quy mô . Hiện tại, họ mới chỉ chế tạo một chip với tám qubit tô-pô , trong khi mục tiêu là đạt đến một triệu qubit để máy tính lượng tử thực sự mạnh mẽ.

Mặc dù còn nhiều nghi vấn, đây vẫn là một bước tiến quan trọng trong điện toán lượng tử. Nếu những tuyên bố của Microsoft là chính xác, thế giới có thể chứng kiến một cuộc cách mạng trong công nghệ tính toán trong tương lai gần. Tuy nhiên, nếu không, Majorana 1 có thể chỉ là một trong nhiều thí nghiệm chưa hoàn thiện, giống như những lần "đột phá" lượng tử trước đây.