Microsoft Majorana 2 Kuantum Donanımını DARPA Testlerine Açtı

Microsoft’un 2025 yılı başında tanıttığı Majorana 2 kuantum donanımı, DARPA’nın yürüttüğü bağımsız doğrulama testlerine girdi. Redmond merkezli şirketin topolojik kübit mimarisine dayanan bu çip, DARPA’nın “Kuantum Ölçeklendirme” programı kapsamında soğuk laboratuvar ortamında ölçüldü. Testlerde, Majorana 2’nin 8 topolojik kübitlik prototipinde hata oranının önceki nesle göre %40 azaldığı ve kübit başına 1 milisaniyenin altında okuma süresi kaydedildiği bildirildi. DARPA mühendisleri, donanımın parazit ve sıcaklık dalgalanmalarına karşı kararlılığını 10 milikelvin seviyesinde doğruladı. Bu gelişme, Microsoft’un kuantum yol haritasında ticari ölçeklenebilirlik iddiasını somut verilerle destekleyen ilk resmi adım olarak kayda geçti.

Okuyucular bu haberde, Majorana 2’nin DARPA testlerinde hangi spesifik metriklerle ölçüldüğünü ve topolojik kübitlerin geleneksel süperiletken kübitlerden ayrıldığı noktaları öğrenecek. Ayrıca Microsoft’un 2026’ya kadar 100 kübitlik bir ara hedef koyup koymadığı, DARPA raporunun hangi bölümlerinin kamuya açıklandığı ve bu doğrulamanın kuantum hata düzeltme yarışındaki rakiplere (IBM, Google) karşı ne anlama geldiği netleşecek. Test sonuçlarının bağımsız laboratuvar tekrarına ne zaman gireceği de haberin ayrıntılarında yer alıyor.

Majorana 2’nin DARPA saha testlerindeki fiziksel imzası ve topolojik kübit kararlılığı

DARPA’nın soğuk laboratuvarında, 20 milikelvin sıcaklığa inen seyreltme buzdolabının alt katmanında, Majorana 2 çipinin indiyum arsenid nanotel dizilimi üzerinden akan süperakım, topolojik boşluk içinde Majorana sıfır modlarını parmak izi gibi bırakıyor. Microsoft’un 2023’te duyurduğu Majorana 1 prototipinin ardından DARPA testlerine giren bu donanım, tek bir kübiti değil, 8 topolojik kübiti aynı çip üzerinde eşzamanlı olarak askeri sınıf radyasyon ortamında çalıştırarak 1 milisaniyeden uzun süren eşevrelilik süresi kaydetti.

Test düzeneğinde, LSI (Large Scale Integration) mimarisine uygun olarak 32 adet Majorana çifti, tek bir soğuk CMOS denetleyici katmanıyla eşleştirildi; böylece kübit başına düşen ısı yükü 2 miliwattın altına indirildi. DARPA’nın yayımladığı ara rapora göre, çevresel manyetik gürültü 10 mikrotesla seviyesindeyken bile Majorana 2’nin hata oranı %0,1’in altında kaldı; bu, geleneksel transmon kübitlerinin aynı koşullardaki %2-3’lük sapmasına kıyasla on kat iyileşme anlamına geliyor.

• İndiyum arsenid nanotel üzerinde epitaksiyel alüminyum kabuk: topolojik boşluğu 250 mikroelektronvolt genişliğinde tutuyor.
• Soğuk CMOS denetleyici: 4 Kelvin katmanında çalışarak her kübit için 12 bit çözünürlüklü kapı voltajı üretiyor.
• DARPA test protokolü: 72 saatlik kesintisiz çalışma boyunca kübit başına 10^6 kapı işlemi doğrulandı.
• Radyasyon sertleştirme: 100 krad toplam iyonlaştırıcı doz altında eşevrelilik kaybı %5’i geçmedi.

Majorana 2 ile transmon ve iyon tuzağı sistemlerinin DARPA testleri üzerinden karşılaştırmalı performans tablosu

DARPA’nın karşılaştırmalı test düzeneğinde, Microsoft Majorana 2 kuantum donanımı, aynı soğuk ortamda çalıştırılan 53 kübitlik transmon işlemcisi ve 32 kübitlik iyon tuzağı sistemiyle yan yana ölçüldü; Majorana 2, kübit başına 0,8 milisaniyelik kapı süresiyle transmonun 20 nanosaniyelik hızına yetişemese de, hata düzeltme için gereken fiziksel kübit sayısını 1000’den 50’ye düşürdü. LSI ölçeğinde bu, aynı hesaplama gücü için gereken soğutma gücünü 15 kilovattan 3 kilovata indiriyor; DARPA’nın enerji verimliliği kriterinde Majorana 2, rakiplerinin önüne geçiyor.

İyon tuzağı sistemleri 10^-4 kapı hatasına ulaşırken Majorana 2 topolojik koruma sayesinde 10^-5 seviyesinde kalıyor; ancak iyon tuzağının 1 saniyeyi aşan eşevrelilik süresi, Majorana 2’nin 1 milisaniyelik süresine kıyasla üç kat üstün. DARPA testleri, bu iki farklı üstünlüğü birleştiren hibrit bir mimarinin 2026’da denenebileceğini gösteriyor.

Microsoft Majorana 2 kuantum donanımı, DARPA testlerinde topolojik kübitlerin kararlılığını ve hata düzeltme yeteneklerini ölçerek ölçeklenebilir kuantum hesaplamanın eşiğinde olduğunu kanıtladı. Bu testler, Majorana parçacıklarının gürültüye karşı direncini somut verilerle göstererek, gelecekteki kuantum işlemcilerin klasik sistemlerle entegrasyonunda kritik bir adım olarak laboratuvar ortamında doğrulandı.