ไมโครซอฟท์เปิดตัวชิปควอนตัมมาโจรานา 1 (Majorana 1) เป็นชิปควอนตัมตัวแรกของโลกที่ใช้สถาปัตยกรรม Topological Core ใหม่ล่าสุด คาดว่าจะช่วยให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ปัญหาที่ซับซ้อนในเชิงอุตสาหกรรมได้ภายในไม่กี่ปี
ชิปนี้ใช้ Topoconductor ชนิดใหม่ที่สามารถสังเกตและควบคุมอนุภาคมาโจรานาได้ เพื่อสร้างคิวบิตที่มีความเสถียรและขยายตัวได้ง่าย ซึ่งเป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัม
ไมโครซอฟท์ อธิบายว่า “เหมือนกับสารกึ่งตัวนำที่เป็นรากฐานของสมาร์ตโฟน คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน Topoconductor และชิปมาโจรานา 1 จะปูทางไปสู่การพัฒนาระบบควอนตัมที่รองรับการขยายตัวไปถึงหนึ่งล้านหน่วย และสามารถแก้ปัญหาที่ยากที่สุดในอุตสาหกรรมและสังคมได้”
เชอแทน นายัก (Chetan Nayak) นักวิจัยจากไมโครซอฟท์กล่าวว่า “เราได้ย้อนกลับไปคิดใหม่และตั้งคำถามว่า ‘ถ้าเราจะสร้างทรานซิสเตอร์ในยุคควอนตัม แล้วทรานซิสเตอร์นั้นควรมีคุณสมบัติอย่างไร ?’ นั่นคือสาเหตุที่ทำให้เราพัฒนาชิปมาโจรานา 1 มาถึงตอนนี้ การผสมผสานระหว่างวัสดุคุณภาพและรายละเอียดที่สำคัญที่จะทำให้เราได้คิวบิตชนิดใหม่และสถาปัตยกรรมที่ล้ำสมัย”
ไมโครซอฟท์ ระบุว่า “สถาปัตยกรรมใหม่นี้ช่วยให้ชิปมาโจรานา 1 สามารถบรรจุคิวบิตได้ถึง 1 ล้านหน่วย โดยมีขนาดเพียงหนึ่งฝ่ามือ ถือเป็นก้าวสำคัญที่นำไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่แก้ไขปัญหาต่าง ๆ ในชีวิตจริงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การย่อยสลายไมโครพลาสติกให้เป็นสารที่ไม่เป็นอันตราย หรือการพัฒนาวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้สำหรับการก่อสร้าง การผลิต หรือการดูแลสุขภาพ”
นายัก เสริมว่า “การพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะเกิดขึ้นจริงได้นั้น ต้องพัฒนาให้ถึง 1 ล้านคิวบิตเท่านั้น ไม่อย่างงั้นไม่มีทางทำสำเร็จแน่”
โทโพคอนดักเตอร์ หรือ Topological Superconductor สร้างจากอินเดียมอาร์เซไนด์ (Indium arsenide) และอะลูมิเนียม เป็นวัสดุพิเศษที่สร้างสถานะให้กับสสารชนิดใหม่ นั่นคือสถานะโทโพโลยี ซึ่งวัสดุนี้ถูกนำมาใช้สร้างคิวบิตที่มีความเสถียร รวดเร็ว เล็กกะทัดรัด และควบคุมได้แบบดิจิทัล นักวิจัยไมโครซอฟท์ได้สร้างและวัดคุณสมบัติควอนตัมของคิวบิตโทโพโลยี ซึ่งเป็นก้าวสำคัญสู่การนำไปใช้งานจริง และเป็นสิ่งที่สามารถนำไปพัฒนาควอนตัมคอมพิวติงได้
ไมโครซอฟท์ กล่าว “ความก้าวหน้าครั้งนี้ต้องอาศัยการพัฒนาโครงสร้างวัสดุแบบใหม่ทั้งหมด ซึ่งไมโครซอฟต์ได้ออกแบบและสร้างขึ้นในระดับอะตอม โดยมีเป้าหมายเพื่อกระตุ้นให้เกิดอนุภาคควอนตัมชนิดใหม่ที่เรียกว่า ‘มาโจราน’ และใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติเฉพาะตัวของมันในการก้าวไปสู่อีกขั้นของการควอนตัมคอมพิวติง”
แกนโทโพโลยี (Topological Core) หรือแกนการเชื่อมโยงการรับส่งข้อมูลเข้าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในรูปแบบต่าง ๆ แกนแรกของโลกที่ขับเคลื่อนมาโจรานา 1 ได้รับการออกแบบให้มีความเสถียร ด้วยการใช้ความสามารถในการต้านทานข้อผิดพลาดในระดับฮาร์ดแวร์ ทำให้มีเสถียรภาพสูงยิ่งขึ้น
ความก้าวหน้านี้เป็นเครื่องพิสูจน์ว่าการพัฒนา “คิวบิตโทโพโลยี” ของไมโครซอฟท์เมื่อหลายปีก่อนเป็นแนวทางที่ถูกต้อง แม้จะเป็นความท้าทายทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมที่มีความเสี่ยงสูง แต่ผลลัพธ์ที่ได้รับก็คุ้มค่า ปัจจุบัน ไมโครซอฟท์สามารถนำคิวบิตโทโพโลยี จำนวนแปดตัวมาอยู่บนชิปที่ออกแบบมาเพื่อขยายขนาดให้รองรับได้ถึง 1 ล้านคิวบิตเลยทีเดียว
แมตเธียส ทรอยเออร์ (Matthias Troyer) ผู้เชี่ยวชาญทางเทคนิคของไมโครซอฟท์ กล่าว “ตั้งแต่แรกเริ่ม เป้าหมายของเราคือการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อให้เกิดประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ ไม่ใช่เพียงเพื่อเป็นผู้นำทางความคิดเท่านั้น เรารู้ว่าต้องการคิวบิตรูปแบบใหม่ และเราต้องขยายขนาดให้ได้”
สิ่งนี้ทำให้ได้รู้ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะทำให้วิศวกร นักวิทยาศาสตร์ และบริษัทต่าง ๆ สามารถสร้างสิ่งต่าง ๆ ได้อย่างสมบูรณ์ภายในครั้งเดียว ทำให้เกิดการพัฒนาอย่างมากในทุกด้าน ตั้งแต่การดูแลสุขภาพจนถึงการพัฒนาผลิตภัณฑ์