یک ابررایانه کوانتومی باید از کیوبیت های منطقی قابل اعتمادی تغذیه شود که هر کدام از کیوبیت های فیزیکی زیادی تشکیل شده اند. هرچه کیوبیت فیزیکی پایدارتر باشد، افزایش مقیاس آسان‌تر است زیرا به تعداد کمتری از آنها نیاز خواهیم داشت. در طول سال‌ها، محققان مایکروسافت انواع کیوبیت‌های مورد استفاده در بسیاری از رایانه‌های NISQ، از جمله کیوبیت‌های spin کوانتوم دات، transmon و gatemon را ساخته‌اند. با این حال، آنها به این نتیجه رسیده اند که هیچ یک از این کیوبیت ها برای مقیاس‌پذیری مناسب نیستند.
به همین دلیل آنها تصمیم گرفتند یک کیوبیت کاملاً جدید با ثبات ذاتی در سطح سخت افزار مهندسی کنند. این یک مسیر توسعه دشوار در کوتاه مدت بوده است، زیرا مستلزم آن بود که پیشرفتی در فیزیک داشته باشیم که برای دهه‌ها از محققان دور بوده است. با غلبه بر بسیاری از چالش‌ها، مقاله‌ای جدید در مجله Physical Review B منتشر شده است، نشان می‌دهد که مایکروسافت به اولین نقطه عطف در ایجاد یک ابررایانه کوانتومی قابل اعتماد و کاربردی دست یافته است. در این مقاله توضیح داده شده است که چگونه افزاره ای را مهندسی کرده اند که در آن می‌توانند به صورت کنترل‌شده یک فاز توپولوژیکی از ماده را که با حالت‌های صفر مایورانا (Majorana Zero Modes: MZM) مشخص می‌شود، القا کنند.
فاز توپولوژیکی می‌تواند کیوبیت‌های بسیار پایدار با سایز کوچک، زمان‌های گیت سریع و کنترل دیجیتال را مهیا کند. با این حال، بی نظمی (disorder) می تواند فاز توپولوژیکی را از بین ببرد و تشخیص آن را مبهم کند. مقاله مایکروسافت در مورد دستگاه‌هایی با اختلال به اندازه کافی کم است که از پروتکل شکاف توپولوژیکی (Topological Gap Protocol: TPG) عبور میکنند، در نتیجه نشان دهنده پیاده سازی این حالت ماده را نشان می‌دهد و راه را برای یک کیوبیت پایدار جدید هموار می‌کند. آنها آزمایش‌های گسترده‌ای از TGP را با شبیه‌سازی اضافه کرده‌اند که اعتبار آن را بیشتر می‌کند. علاوه بر این، آنها اندازه‌گیری جدیدی از سطح اختلال در دستگاه‌هایشان ایجاد کرده‌اند که نشان می‌دهد چگونه توانستند این نقطه عطف را به انجام برسانند.
لینک مقاله:
https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.107.245423
