2025년 2월 19일, 마이크로소프트가 자사 최초의 양자 프로세서 「Majorana 1」을 발표했는데, 이 프로세서에 의해, 양자 컴퓨터의 구성 요소 「양자 비트」를 높은 신뢰성을 가지고 생성할 수 있게 된다고 한다.
Microsoft는 Majorana 1에 대해 "Majorana particle"를 관측하고 제어할 수 있는 획기적인 아키텍처 '토폴로지컬 코어'를 활용해, 양자비트를 높은 신뢰성을 가지고 스케일러블하게 생성하는 것"이라고 설명하고 있다.
Majorana 1은 데스크탑 PC용 CPU보다 조금 큰 사이즈의 본체에 8개의 양자 비트를 담은 것으로, Microsoft에 의하면 최종적으로 100만 양자 비트까지 확장할 수 있다고 한다.
상업적으로 중요한 애플리케이션을 취급할 경우, 100만 양자비트에 대해서 수조 번의 연산이 필요하게 되는데, 기존의 아프로치에서는 각 양자비트를 개별적으로 아날로그 제어할 필요가 있기 때문에, 실현 불가능하다고 되어 있었다. 마이크로소프트가 이번에 채택한 것은, 오류 내성이 있는 토폴로지 양자비트를 디지털 방식으로 제어하는 방식이다.
원래 양자컴퓨터란, 0 또는 1의 단일한 값을 취하는 기존의 비트가 아니라, 0과 1에 더해 '0과 1의 양자역학적 중첩 상태'를 표현할 수 있는 양자비트를 사용하는 것으로, 기존의 컴퓨터보다 현격히 빠른 속도로 정보를 처리한다는 것이지만, 양자비트는 조작시의 환경의 변화에 약하다는 결점이 있다. 게다가 계산에는 「측정」이 불가결하지만, 측정하는 것으로 양자 비트의 상태가 바뀌어 버린다고 하는 문제도 있다.
그래서, Microsoft가 주목한 것이 토폴로지 양자 컴퓨터로, 이 방법은 평소보다 안정적인 양자비트를 만들어 오류 정정의 필요성을 줄임으로써, 처리 속도·크기·제어성 향상을 기대할 수 있지만, 이 위상 양자컴퓨터에 필요한 'Majorana particle'는 자연계에는 존재하지 않았고, 자기장과 초전도체를 이용해 인공적으로 만들어내야 했다.
보통, 전자나 양성자 같은 페르미 입자에는 '반입자'가 존재하고, Majorana particle는 자기 자신이 그 반입자와 동일하다는 이상한 성질을 가진 입자로, 이론상 존재하는 것으로 지적되어, 2018년에 존재가 실증되었다.
Microsoft는, 인듐 비소와 알루미늄을 사용해 원자마다 설계·제조한 「토포로지컬 초전도체」를 새롭게 개발. 이것에 의해, Majorana particle를 이용한 양자 비트를 보다 심플하고 디지털적으로 제어 가능하게 되어, 대규모화하기 쉬워졌다는 것. 또, Majorana particle를 생성하는 데 성공했을 뿐만 아니라, 마이크로파를 이용해 Majorana particle의 양자 정보를 확실하게 측정할 수 있는 것도 실증할 수 있었다고 Microsoft는 보고했다.
Microsoft는 "100만 양자비트 이상을 실현하는 양자 아키텍처와 수조 번의 고속이고 신뢰성 높은 연산이 가능한 시스템이 필요하지만, 이번 발표로 인해 그 미래는 수십 년 앞이 아니라 몇 년 안에 실현 가능하다는 것을 보여주었습니다"고 전했으며, 이러한 대규모 양자 컴퓨터가 실현되면, 화학·재료 과학·제조업·의료등의 분야에서, 기존의 고전적 컴퓨터로는 계산 불가능한 문제를 해결할 수 있을 가능성이 있다고 한다.
