Der US-amerikanische Softwaregigant Microsoft hat im Rahmen der Entwicklerkonferenz Build seinen neuen Quantenchip "Majorana 2“ offiziell vorgestellt. Dabei handelt es sich um den direkten Nachfolger des Anfang 2025 präsentierten Modells "Majorana 1". Für das Design und die Materialforschung nutzte der Redmonder Konzern das KI-Tool Microsoft Discovery. Diese selbstständig agierende KI habei dabei geholfen, grundlegende Hürden bei der Zuverlässigkeit und der Chipherstellung zu überwinden, teilt die Windowserfinderin dazu mit.
Die topologischen Qubits des neuen Chips könnten ihren Quantenzustand rund 1.000-mal länger aufrechterhalten als die Vorgängergeneration, so Microsoft. Das minimiere die extrem hohe Fehlerquote, die bisher als grösstes Problem im Quantencomputing galt.
Während Konkurrenten wie Google oder IBM bei den Leiterbahnen meist auf Aluminiumdrähte setzen, nutzt Microsoft nun Blei. Die grösste Schwierigkeit – das wasserlösliche Blei im Fertigungsprozess nicht wegzuspülen – wurde erst durch die Berechnungen der KI-Modelle gelöst, heisst es. Durch diesen Erfolg habe Microsoft sein Ziel für einen kommerziell skalierbaren Quantencomputer zeitlich halbiert. Das Unternehmen visiert die Marktreife nun bereits für 2029 an.
Google, IBM und andere Entwickler setzen für ihre Quantenchips auf sogenannte Supraleiter. Dabei werden die Prozessoren auf rund minus 270 Grad Celsius heruntergekühlt, damit Strom ohne elektrischen Widerstand fliessen kann. Dies ist technisch aufwendig. Microsoft dagegen nutzt topologische Qubits, die auf hypothetischen Majorana-Fermionen basieren.
Microsoft baut Qubits also nicht als einzelne, isolierte Teilchen. Stattdessen werden Majorana-Nullmoden an den Enden von Nanodrähten erzeugt. Die Information wird nicht an einem festen Ort gespeichert, sondern in der geometrischen Anordnung (Topologie) und Vertauschung dieser Zustände. Das gleicht einer Art geflochtenem Zopf. Der Vorteil: Wenn eine lokale Störung (wie Wärme) an einen Teil des Drahtes gerät, bleibt die Verflechtung des Zopfs intakt. Die Information ist auf Hardware-Ebene vor Fehlern geschützt.
IBM und Google nutzen dagegen mikroskopisch kleine, supraleitende Schaltkreise (LC-Oszillatoren), die sich wie künstliche Atome verhalten. Die Quanteninformation wird über den Energiezustand des fliessenden Stroms definiert. Die Qubits basieren dabei auf makroskopischen Bauteilen (wie Josephson-Kontakten) auf klassischen Siliziumchips. Diese Systeme reagieren extrem sensibel auf die Umwelt (Dekohärenz). Um ein mathematisch fehlerfreies ("logisches“) Qubit zu erhalten, müssen IBM und Google tausende unzuverlässige physische Qubits zusammenschalten, was enormen Platz und Rechenleistung kostet.
IBM und Google haben das Rennen um praxistaugliche Quantenrechner bislang angeführt, weil ihre Qubits einfacher zu bauen sind. Sie müssen die hohe Fehlerquote allerdings nachträglich durch gigantische Software-Fehlerkorrekturen "heilen“.
Microsoft hat den mathematisch schwierigeren Weg gewählt. Der Ansatz der Redmonder baut von vornherein ein physikalisches "Schild“ gegen Fehler. Gelingt die Skalierung mit Chips wie dem Majorana 2, benötigt Microsoft dramatisch weniger Qubits für dieselbe Rechenleistung.
