Η τοπολογία, ένας κλάδος των Μαθηματικών, ισχυρά εξελισσόμενος από την αρχή του 20ου αιώνα που γεννήθηκε, έχει συνεισφέρει στην επίλυση πολλών τεχνολογιών και προβλημάτων, με πρόσφατη δραστηριότητα στο χώρο των κβαντικών υπολογιστών.
Η Microsoft επενδύει στο τσιπ Majorana 1, το πρώτο τσιπ που βασίζεται σε τοπολογικούς αγωγούς. Το Majorana 1 βασίστηκε στην κατασκευή ενός τοπολογικού υπεραγωγού που αποτελεί μια νέα κατάσταση της ύλης, εκτός απ’ αυτές που γνωρίζουμε (στερεό, υγρό, αέριο). Αυτή η νέα κατάσταση είναι μια τοπολογική φάση της ύλης.
Ας δούμε σε αδρές γραμμές τη δομή του συστήματος αυτού:
Υλικά: Χρησιμοποιείται ένα νανοσύρμα από ημιαγωγό (αρσενίδιο του ινδίου) τοποθετημένο πολύ κοντά σε έναν υπεραγωγό (αλουμινίου).
Συνθήκες: Το σύστημα ψύχεται σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν και εφαρμόζεται κατάλληλο μαγνητικό πεδίο .
Δημιουργία Qubit: Υπό αυτές τις συνθήκες, το νανοσύρμα μπαίνει σε τοπολογική φάση. Στα δύο άκρα του εμφανίζονται τα Majorana zero modes. Η κβαντική πληροφορία αποθηκεύεται με μη-τοπικό τρόπο, κατανεμημένη και στα δύο άκρα του σύρματος . Αυτό σημαίνει ότι αν διαταραχθεί το ένα άκρο, η πληροφορία δεν χάνεται, γιατί είναι “κρυμμένη” στη συλλογική τους κατάσταση.
Η ομάδα της Microsoft ισχυρίζεται ότι μέτρησε ένα “τοπολογικό χάσμα” (topological gap) 30 μeV, το οποίο είναι αρκετά μεγάλο ώστε να προστατεύει τα qubits από τοπικό θόρυβο και να επιτρέπει αξιόπιστες πράξεις . Αυτό θεωρείται μια κομβική επιστημονική απόδειξη ότι η φυσική λειτουργεί όπως προβλέπεται.
ΥΓ. Ο Ettore Majorana ήταν σημαντικός Ιταλός Φυσικός, ο οποίος συνέβαλε σημαντικά στην ανάπτυξη της κβαντομηχανικής, ενώ μυστήριο παραμένει η εξαφάνιση του.