Các nhà vật lý nghi ngờ tuyên bố lượng tử của Microsoft

https://www.wsj.com/science/physics/microsoft-quantum-computing-physicists-skeptical-d3ec07f0

#WSJ

Các nhà vật lý nghi ngờ tuyên bố lượng tử của Microsoft

Công ty cho biết đã tạo ra một "trạng thái vật chất mới", đánh dấu bước tiến lớn trong điện toán lượng tử

Tác giả: Nidhi Subbaraman
Ngày 21 tháng 2 năm 2025, 5:18 chiều ET

Hình ảnh chip điện toán lượng tử Majorana 1 của Microsoft do công ty cung cấp.

Thông báo của Microsoft về một đột phá trong điện toán lượng tử đã tạo ra làn sóng phấn khích trong tuần này — nhưng các nhà vật lý sau khi xem xét nghiên cứu lại chưa bị thuyết phục.

Công ty tuyên bố đã tạo ra một hạt khó nắm bắt có tên là hạt Majorana, loại hạt mà một ngày nào đó có thể cung cấp năng lượng cho máy tính lượng tử, giúp xử lý dữ liệu nhanh hơn theo cấp số nhân so với hiện tại.

Thông báo được đưa ra hôm thứ Tư trong một bài đăng trên blog của Microsoft, trùng với nghiên cứu mà công ty công bố trên tạp chí Nature cùng ngày. Tuy nhiên, theo các nhà khoa học đã xem xét nghiên cứu, bài báo này không cung cấp bằng chứng thuyết phục về đột phá này.

Ngoài ra, dữ liệu Microsoft trình bày tại một hội nghị khoa học trong tuần này để hỗ trợ nghiên cứu vẫn chỉ là sơ bộ và chưa phải bằng chứng xác thực về tiến bộ này, theo một nhà vật lý tham dự hội nghị.

Bài báo trên Nature không nhằm mục đích chứng minh sự tồn tại của các hạt này, theo Chetan Nayak, phó chủ tịch phụ trách phần cứng lượng tử tại Microsoft và là đồng tác giả của nghiên cứu. Tuy nhiên, ông cho biết các phép đo được đưa vào nghiên cứu cho thấy có "95% khả năng" chỉ ra hoạt động tôpô.

Ông nói rằng ông tin tưởng vào kết quả đã trình bày tại hội nghị, đồng thời cho biết nhóm nghiên cứu sẽ sớm công bố một bài báo khác.

Đột phá tiếp theo trong công nghệ?

AI đang là xu hướng công nghệ của hiện tại — nhưng 10 năm nữa, điều gì sẽ thay đổi cuộc chơi? Một số chuyên gia cho rằng điện toán lượng tử sẽ là bước tiến lớn tiếp theo. WSJ đã đến phòng thí nghiệm điện toán lượng tử của IBM để tìm hiểu lý do.

Máy tính lượng tử được kỳ vọng sẽ xử lý dữ liệu nhanh chóng trong các ứng dụng như khám phá thuốc mới. Bit lượng tử, hay qubit, là đơn vị lưu trữ trong điện toán lượng tử. Nó có thể chứa nhiều thông tin hơn bit thông thường nhưng kém ổn định hơn. Hạt Majorana có thể giúp tạo ra qubit tôpô, về lý thuyết là ổn định hơn các loại qubit khác, khiến nó trở nên giá trị.

Các nhà nghiên cứu của Microsoft đã theo đuổi hạt Majorana đầy tiềm năng này hơn một thập kỷ. Để khai thác sức mạnh của những hạt này — được Nayak mô tả trong thông báo của Microsoft là một "trạng thái vật chất mới" — công ty đã tạo ra một con chip chứa 8 qubit như vậy.

Một số nhà khoa học cho rằng thông báo của Microsoft đưa ra những tuyên bố lớn hơn so với những gì bài báo trên Nature thể hiện mà không cung cấp dữ liệu hỗ trợ.

"Đây là lúc người ta đi từ khoa học sang quảng cáo," Jay Sau, nhà vật lý lý thuyết về vật chất ngưng tụ tại Đại học Maryland, nhận xét. Ông đôi khi tư vấn cho Microsoft nhưng không tham gia vào nghiên cứu mới này.

Sau đã tham dự hội nghị tại Santa Barbara, California, nơi Nayak trình bày dữ liệu và cho biết dữ liệu sơ bộ trông có vẻ là bằng chứng đầy hứa hẹn về qubit tôpô, nhưng "nếu không phân tích dữ liệu cẩn thận, rất khó để chắc chắn."

Quá khứ đầy thận trọng

Các nhà khoa học phản ứng thận trọng trước tuyên bố của Microsoft, một phần vì cuộc tìm kiếm qubit tôpô và hạt Majorana làm nền tảng cho chúng từng có những tuyên bố táo bạo nhưng sau đó bị rút lại, theo Vlad Pribiag, nhà vật lý thiết bị lượng tử tại Đại học Minnesota, người không tham gia nghiên cứu.

"Công nghệ cụ thể mà họ đang theo đuổi, dù rất hấp dẫn, đang tỏ ra cực kỳ khó chế tạo," Stephen Bartlett, giám đốc Viện Nano Đại học Sydney, nhận xét. Ông cũng không tham gia vào nghiên cứu này.

Microsoft không phải là đơn vị duy nhất gặp thách thức trong việc chứng minh qubit tôpô, Pribiag cho biết.

Hai bài báo công bố trên Nature vào năm 2017 và 2018 sau đó đã bị rút lại. Nayak cho biết Microsoft không liên quan đến những nghiên cứu này. Một bài báo khác công bố trên Science năm 2020 có sự tham gia của các nhà nghiên cứu Microsoft hiện đang được tạp chí xem xét lại.

"Chúng ta cần đưa ra dữ liệu, vì đây là một lĩnh vực rất khó khăn," Jelena Klinovaja, nhà vật lý lượng tử tại Đại học Basel, người không tham gia nghiên cứu, cho biết. "Chúng ta không thể chỉ tin tưởng. Chúng ta là nhà khoa học, chúng ta cần thấy bằng chứng."

Bất chấp sự thận trọng của một số nhà khoa học, Pribiag cho rằng dữ liệu mà nhóm Microsoft trình bày trong nghiên cứu đã được bình duyệt là một đóng góp giá trị cho lĩnh vực này, vì nó đưa ra một cách đo lường qubit tôpô nhanh chóng.

Nayak cho biết ông sẽ tiếp tục trình bày kết quả tại hội nghị của Hiệp hội Vật lý Mỹ ở Anaheim, California vào tháng 3, nơi người tham dự có thể đặt câu hỏi.

"Tôi sẽ có mặt," ông nói.

`Physicists Question Microsoft’s Quantum Claim
The company says it created a ‘new state of matter,’ representing a major advance for quantum computing
By 
Nidhi Subbaraman
Feb. 21, 2025 5:18 pm ET

Microsoft’s Majorana 1 quantum computing chip in a photo supplied by the company.
Microsoft’s announcement of a quantum-computing breakthrough generated a wave of excitement this week—but physicists who have reviewed the work say they aren’t convinced of the finding.
The company claims to have created an elusive particle called a Majorana particle that one day could power a quantum computer, enabling it to crunch data exponentially faster than is currently possible. 
The announcement, made Wednesday in a blog post on Microsoft’s website, coincided with research the company published in Nature on the same day. But that paper doesn’t provide conclusive evidence of the breakthrough, according to scientists who reviewed the work.
In addition, the data Microsoft presented to a meeting of scientists this week in support of the research was preliminary and not conclusive evidence that this advance has been achieved, according to a physicist who attended the meeting.
The Nature paper wasn’t intended to show proof of the particles, according to Chetan Nayak, corporate vice president for quantum hardware at Microsoft and a co-author of the paper. But, he said, the measurements they included indicated they were “95% likely” to indicate topological activity. 
He said he stands by the results he presented at the meeting, adding that the team will publish another paper soon. 

AI is the technology trend of the moment—but what’s 10 years down the road? Some experts say quantum computing will be the next game changer. WSJ visited IBM’s quantum computing lab to learn why.
Quantum computers are expected to be able to crunch data quickly for applications such as the discovery of new drugs. A quantum bit, or qubit, is the unit of storage for quantum computing. It can hold more information than a bit, but it is less stable. Majorana particles enable the creation of a topological qubit, in theory a more stable unit than other types of qubits, which would make it valuable. 
Microsoft researchers have chased the theoretically powerful Majorana particles for more than a decade. To harness the power of these particles—described by Nayak in the Microsoft announcement as a “new state of matter”—the company created a chip that contains eight of these qubits.
Some scientists say Microsoft’s announcement makes major claims on top of what the Nature paper shows without sharing data to support the assertions.  
“This is where you cross over from the realm of science to advertising,” said Jay Sau, a theoretical condensed matter physicist at the University of Maryland who sometimes consults for Microsoft but wasn’t involved with the new work. 
Sau attended the Santa Barbara, Calif., meeting where Nayak had presented data and said the preliminary data looked like promising evidence of a topological qubit, but “without analyzing the data carefully, it’s difficult to be sure.” 
Scientists are responding to Microsoft’s announcement with caution, in part because the quest for topological qubits and the “Majorana” particles that underpin them has a history of bold pronouncements that later were pulled back, said Vlad Pribiag, a quantum device physicist at the University of Minnesota who wasn’t involved with the work. 
“This particular technology they’re pursuing, as exciting as it is, is turning out to be excruciatingly difficult to actually build,” said Stephen Bartlett, director of the University of Sydney Nano Institute, who wasn’t involved with the work. 

Microsoft researchers have chased the theoretically powerful Majorana particles for more than a decade.
Other physicists have tried but ultimately failed to show proof of topological qubits, Pribiag said. 
Two papers published in Nature, in 2017 and 2018, were later retracted. Nayak said Microsoft wasn’t involved in these studies. A third paper published in Science in 2020, involving Microsoft researchers, is under review at the journal. 
“We need to deliver data, because we know that it’s a very difficult field,” said Jelena Klinovaja, a quantum physicist at the University of Basel, who wasn’t involved with the work. “We cannot just believe it. We are scientists, we need to see it.” 
Despite the caution expressed by some scientists, Pribiag said the data presented by the Microsoft team in the peer-reviewed study is a valuable contribution to the field because it presents a quick way to measure topological qubits. 
Nayak said he would next present results at the meeting of the American Physical Society at Anaheim, Calif., in March, where attendees can pose questions.
“I’ll be around,” he said.