Квазичастицы — это совокупность частиц, которые можно описать математически, как если бы они были одной частицей со свойствами, отличными от свойств их составляющих. Microsoft занимается исследованиями топологического феномена — поведения, которое возникает, когда частицы каким-либо образом удерживаются в замкнутом пространстве. В данном случае, это квазичастица, которая образуется на границе между алюминием, который стал сверхпроводящим благодаря чрезвычайно низкой рабочей температуре оборудования, и полупроводником из тонкой нити арсенида индия. Поведение частиц такого типа было впервые описано физиком Этторе Майорана и получило название нулевой моды Майорана.

В теории, электроны на границе образуют куперовские пары. Если число электронов нечетное, неспаренный оказывается делокализованным внутри нити, и на каждом ее конце возникают нулевые моды Майораны, которые можно использовать в качестве кубита. Но до сих пор никто не доказал существование нулевых мод Майораны.

Ученые из Microsoft взялись подтвердить, что нулевый моды Майораны могут существовать в системе, которую они разработали. В статье, вышедшей в журнале Nature, они описали эксперименты на сверхпроводящем устройстве из нанонитей арсенида индия, предназначенном для поддержания двух топологических состояний, или квазичастиц Майорана.

Результаты измерений показали, что нанонить действительно содержала дополнительный электрон. Однако, как пишут авторы, само по себе это не гарантирует, что устройство поддерживает две майорановских квазичастицы. Затем ученые провели последующие эксперименты, спаривающие две нанонити и создающие из них суперпозицию двух состояний — одно с дополнительным электроном в первой нити, второе с одним электроном во второй.

«Мы создали кубит и показали, что можно не только измерить четность в двух параллельных нитях, но и выполнить измерение, соединяющее эти две нити», — сказал Четан Наяк, исследователь из Microsoft.

Компания, анонсировавшая чип Majorana 1 на пресс-конференции 19 февраля, сообщила журналистам мало технических подробностей, но раскрыла больше информации избранным специалистам. Помимо этого, Microsoft опубликовала предварительные результаты — но не доказательство существования топологических кубитов.

«Невозможно узнать непосредственно из эксперимента, что кубиты состоят из топологических состояний», — заявил Стивен Саймон, физик-теоретик из Оксфордского университета, один и тех, кто был ознакомлен с результатами. В 2021 году команда ученых из Нидерландов, которую финансировала Microsoft, тоже сначала заявила о создании майорановских состояний, а потом отозвала свою статью. Об окончательном доказательстве можно будет говорить, когда устройства станут работать так, как положено, после масштабирования, добавил ученый.

«Не имея перед глазами дополнительных данных работы кубита, мало что можно комментировать», — сказал Георгиос Катсарос, физик из Австрийского института науки и технологий в Клостернойбурге.

Microsoft также поделилась планами масштабирования своих топологических машин и демонстрации их способности выполнять квантовые вычисления. Винсент Мурик, физик из Исследовательского центра имени Гельмгольца в Юлихе, Германия, скептически отозвался обо всей концепции: «На фундаментальном уровне подход к созданию квантового компьютера на основе топологических майорановских кубитов, предлагаемый Microsoft, не будет работать».