Microsoft hat auf der Build-Konferenz seinen Quantenchip Majorana 2 angekündigt. Laut der Ankündigung sollen die Qubits nun 1.000-mal zuverlässiger sein als jene im Vorgängerchip – mit einer mittleren Qubit-Lebensdauer von 20 Sekunden und vereinzelten Werten von bis zu einer Minute. Andere gängige Ansätze messen Qubit-Lebensdauern in Mikrosekunden.

Der entscheidende technische Unterschied zum Vorgänger liegt laut Microsoft im Materialmix: Majorana 2 ersetzt den in Majorana 1 verwendeten Supraleiter Aluminium durch Blei und aktualisiert die aktive Halbleiterregion auf eine Kombination aus Indiumarsenid und Indiumarsenidantimonid. Diese Änderung soll zu einer signifikant robusteren topologischen Phase führen; die sogenannte topologische Lücke, die Qubits vor Umgebungsrauschen und Fehlern schützen soll, sei mehr als doppelt so groß wie beim Vorgänger, sagt Microsoft. Details dazu finden sich in dem wisschenschaftlichen Paper „20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device“ zu Majorana 2. Auf Basis dieser selbst berichteten Fortschritte hat das Unternehmen seine ursprüngliche Roadmap halbiert und peilt 2029 als Zieldatum für einen skalierbaren, kommerziell nutzbaren Quantencomputer an.

Die Bauelemente in Microsofts Quantenprozessoren bestehen aus sogenannten Tetrons, einem Typ topologischer Qubits aus zwei supraleitenden Nanodrähten mit Majorana-Nullmoden (MZMs) an ihren Enden. MZMs sollen Quanteninformation über die Parität, also die Geradzahligkeit oder Ungeradzahligkeit der Elektronenanzahl in einem Topoleiter-Draht, robust speichern. Fundamentale Operationen werden durch Messungen ausgeführt: Jede Paritätsmessung liefert eine 0 oder eine 1.

Die Rolle von KI bei der Entwicklung

Bei der Entwicklung von Majorana 2 soll Microsofts KI-Plattform Microsoft Discovery eine wesentliche Rolle gespielt haben. Wie Microsoft beschreibt, soll das Quantenteam agentenbasierte KI eingesetzt haben, um Arbeitsabläufe zu verwalten, Messungen zu automatisieren, Fertigungsprozesse zu optimieren und bislang unbemerkte Fehler aufzuspüren. Das Erstellen eines topologischen Zustands erfordert das Einstellen von Hunderten Parametern – ein Prozess, der manuell Wochen dauert. KI-Agenten sollen die Zykluszeit erheblich reduzieren.

DARPA-Programm als externer Prüfstein

Als Beleg für externe Validierung verweist Microsoft auf seine Teilnahme am DARPA-Quantenbenchmarking-Programm. DARPA hat Microsoft als eines von nur zwei Unternehmen in die Abschlussphase seines Evaluierungsprogramms für Quantensysteme aufgenommen. In dieser Phase soll Microsoft einen fehlertoleranten Prototyp auf Basis topologischer Qubits entwickeln. Die Bewertung durch DARPA-Experten liefert zumindest einen externen Rahmen, ersetzt jedoch keine unabhängige wissenschaftliche Überprüfung der zentralen Behauptungen.

Kontroverse um Majorana 1

Die Ankündigung muss vor dem Hintergrund einer belasteten Forschungsgeschichte gelesen werden. Microsoft arbeitet seit rund zwei Jahrzehnten an topologischen Qubits auf Basis von Majorana-Zuständen – mit erheblichen Rückschlägen. Ein 2018 in Nature veröffentlichtes Paper eines Microsoft-Teams, das erstmals einen Majorana-Zustand nachgewiesen haben wollte, musste 2021 zurückgezogen werden, nachdem sich herausgestellt hatte, dass die ursprüngliche Datenanalyse wissenschaftlichen Qualitätsstandards nicht genügte.

Beim Nachfolger Majorana 1, den Microsoft im Februar 2025 vorstellte, war die Reaktion der Fachwelt gespalten. Zahlreiche Physiker meldeten erhebliche Zweifel an, ob topologische Qubits in realer Hardware tatsächlich so auftreten wie theoretisch vorhergesagt. Der Kernstreit: Ob die gemessenen Signale eindeutige Belege für Majorana-Nullmoden sind, oder ob sie sich auch durch konventionellere Effekte erklären lassen.

Microsofts Ansatz unterscheidet sich grundlegend von dem seiner Mitbewerber. Während Google mit Willow und IBM mit Nighthawk auf eine wachsende Zahl supraleitender Qubits mit verbesserter Fehlerkorrektur setzen, soll Microsofts topologische Architektur inhärent geringere Fehlerraten liefern – und damit den Overhead für Fehlerkorrektur drastisch reduzieren. Beide Mitbewerber streben ebenfalls 2029 als Zieldatum für fehlertolerantes Quantencomputing an.

(vza)