“دستیابی به موفقیت” محاسبات کوانتومی مایکروسافت با چالش جدیدی روبرو است

تحلیلی که به‌تازگی منتشر شده است، پروتکلی را که زیربنای ادعای مایکروسافت مبنی بر ایجاد اولین کیوبیت‌های توپولوژیک است، زیر سوال برده است. یک فیزیکدان در مورد آزمایشی که پایه ادعای پرسر و صدای مایکروسافت درباره ایجاد اولین «کیوبیت‌های توپولوژیک» است، تردیدهایی مطرح کرده است. این کیوبیت‌ها هدفی دیرینه در تلاش‌های مایکروسافت برای توسعه محاسبات کوانتومی هستند. این انتقاد در حالی مطرح می‌شود که گمانه‌زنی‌ها درباره اعتبار ادعای مایکروسافت در حال افزایش است.

مایکروسافت در ۱۹ فوریه اعلام کرد که به پیشرفتی دست یافته که می‌تواند به ساخت رایانه‌ای کوانتومی منجر شود که در برابر از دست‌دادن اطلاعات مقاوم‌تر از سایر روش‌ها است. با این حال، در غیاب مقاله‌ای داوری‌شده که این ادعا را تأیید کند، برخی محققان نسبت به آن شک داشتند. مقاله‌ای که هم‌زمان در نشریه نیچر منتشر شد، روشی برای اندازه‌گیری خروجی کیوبیت‌های توپولوژیک آینده را توصیف کرد، اما مدرکی دال بر وجود آن‌ها ارائه نداد.

یک سخنگوی مایکروسافت در بیانیه‌ای گفت: «مقاله نیچر رویکرد ما را تشریح کرد، اما به پیشرفت‌های ما اشاره‌ای نکرده است». این مقاله تقریباً یک سال قبل از انتشار ارسال شده بود و از آن زمان «پیشرفت‌های چشمگیری» حاصل شده است. (تیم خبری نیچر مستقل از تیم مجلات آن عمل می‌کند.)

در جدیدترین انتقاد که به‌صورت پیش‌چاپ منتشر شده است، هنری لگ، فیزیکدان نظری دانشگاه سنت اندروز در بریتانیا، نگرانی‌هایی را درباره آزمایشی که مایکروسافت برای جست‌وجوی ماجوراناها استفاده می‌کند، مطرح کرده است. ماجوراناها ذرات شبه‌ذره‌ای هستند که هنوز کشف نشده‌اند و از رفتار جمعی الکترون‌ها ناشی می‌شوند. این ذرات برای عملکرد کیوبیت‌های توپولوژیک ضروری هستند.

این آزمایش که به‌عنوان پروتکل شکاف توپولوژیک (TGP) شناخته می‌شود، در اعلامیه ۱۹ فوریه مایکروسافت ذکر نشده بود. اما این شرکت پس از آن به تیم خبری نیچر و در یک نظر آنلاین اشاره کرد که کیوبیت‌های توپولوژیک را با استفاده از TGP ایجاد کرده است. لگ می‌گوید: «از آن‌جا که TGP دارای نقص است، پایه‌های کیوبیت وجود ندارد».

چتان نایاک، فیزیکدان نظری که هدایت تلاش‌های مایکروسافت در زمینه محاسبات کوانتومی در ردموند واشنگتن را بر عهده دارد، از ادعای کیوبیت دفاع می‌کند. او می‌گوید: «انتقاد را می‌توان این‌گونه خلاصه کرد که لگ یک مرد پوشالی ساختگی از مقاله ما ساخته و سپس به آن حمله کرده است».

آزمایش ماجورانا
ماجوراناها پیش‌ازاین نیز گریزان بوده‌اند. چندین ادعای مشاهده که بعداً به‌عنوان تقلید از ماجوراناها ثابت شدند، در برخی موارد به پس‌گیری مقالات منجر شدند.

در سال ۲۰۲۲، محققان مایکروسافت یک پیش‌چاپ منتشر کردند که گزارش می‌داد TGP می‌تواند ماجوراناها را با «احتمال بالا» به‌طور غیرمستقیم شناسایی کند. این پیش‌چاپ بعداً در Physical Review B (PRB) منتشر شد. این آزمایش بر اساس اندازه‌گیری‌های الکترونیکی از ساندویچ‌های میکروسکوپی فلز فوق‌سرد انجام می‌شود. اگر اندازه‌گیری ویژگی خاصی از ماجوراناها را نشان دهد، دستگاه «قبول» می‌شود و گفته می‌شود که میزبان این ذرات گریزان است.

لگ و همکارانش در دانشگاه بازل سوئد گزارش دادند که این آزمایش می‌تواند با مثبت‌های کاذب فریب بخورد؛ یعنی مواردی که ویژگی‌های الکترونیکی ماجوراناها را دارند اما فاقد ویژگی‌های مفید آن‌ها هستند.

در جدیدترین انتقاد خود، لگ نقایص بیشتری را در این پروتکل گزارش می‌کند. با بررسی داده‌های مقاله PRB، او تغییرات زیادی در شرایط خارجی، مانند دامنه قدرت میدان‌های مغناطیسی، هنگام انجام اندازه‌گیری‌های الکترونیکی مشاهده کرد. این آزمایش برای اندازه‌گیری ویژگی‌های ذاتی دستگاه طراحی شده بود — و بنابراین تشخیص اینکه آیا حاوی ماجوراناها است یا خیر. در عوض، لگ دریافت که شرایط متغیر باعث شده است این آزمایش به یک بادنمای ناسازگار تبدیل شود.

نایاک این انتقاد را نمی‌پذیرد. او می‌گوید: «این دامنه‌ها از یک اسکن اولیه که ما توصیف کرده‌ایم ناشی می‌شود و ما همیشه تمام داده‌ها را تحلیل می‌کنیم».

مشکل دیگر، به گفته لگ، این است که یک پارامتر کلیدی در کدی که پروتکل را اجرا می‌کند و مایکروسافت آن را به‌صورت عمومی به اشتراک گذاشته است، با توصیف مقاله PRB متفاوت است. هنگامی که تیم خبری نیچر در این مورد سوال کرد، نایاک گفت: «لگ ادعا می‌کند که بین پروتکل توصیف‌شده ما و کد اجرا شده تفاوت وجود دارد. این نادرست است، بنابراین این موضوع مشکلی ایجاد نمی‌کند». لگ می‌گوید که نایاک قبلاً این تفاوت را در یک ایمیل به او تأیید کرده و قصد داشت اصلاحیه‌ای صادر کند، اما نظر خود را تغییر داد.

کارلو بیناکر، فیزیکدان نظری دانشگاه لیدن در هلند، می‌گوید که انتقاد لگ «قطعاً معتبر است»، اگرچه او همچنان نسبت به هدف مایکروسافت برای ایجاد کیوبیت‌های توپولوژیک «اشتیاق» دارد. او می‌گوید: «من به افرادی که اساساً جلو می‌روند و به نوعی توسط دیگرانی که می‌گویند “من باور نمی‌کنم” حواس‌شان پرت نمی‌شود، احترام عمیقی دارم».

آنتون آخمروف، فیزیکدان نظری در دانشگاه فناوری دلفت در هلند، می‌گوید که «انتقاد لگ نیاز به پاسخ عمومی از سوی محققان مایکروسافت دارد». یک سخنگوی مایکروسافت گفت که هنگامی که سردبیران PRB با آن‌ها تماس بگیرند، به طور رسمی به انتقاد لگ پاسخ خواهند داد.