Delftse quantumonderzoekers erkennen onzekerheid over waarnemen Majorana-deeltje

Onderzoekers van QuTech en Microsoft melden dat ze niet met zekerheid kunnen zeggen of ze daadwerkelijk Majorana's hebben waargenomen. Het eerdere onderzoek uit 2018 wordt ingetrokken. Hiermee lijkt een quantumcomputer op basis van Majorana's een stuk verder weg.

In een nieuwe publicatie laten de wetenschappers weten dat meerdere issues bij hen onder de aandacht zijn gebracht. Op basis daarvan hebben ze de dataset uit het eerdere onderzoek en de technische details van de experimentele opstelling opnieuw tegen het licht gehouden. "Tijdens dit proces kwamen er discrepanties ten aanzien van de originele publicatie naar boven, wat heeft geleid tot de conclusie dat we niet langer kunnen spreken van een robuuste signaalanalyse, leidend tot een volledige terugtrekking van de oorspronkelijke publicatie", schrijven de wetenschappers.

In mei vorig jaar schreef Delta, het digitale journalistieke platform van de TU Delft, al over de twijfels die er zouden zijn bij de claim uit 2018 dat er definitief bewijs zou zijn dat het Majorana-quasideeltje bestaat, en dat dat dus het pad zou kunnen effenen naar quantumbits op basis van deze deeltjes. De onderzoekers publiceerden in april 2020 al een onderzoek waarin ze zelf al hun twijfels uitten. In feite vormde de publicatie uit april vorig jaar een toevoeging aan het eerdere onderzoek van 2018, waarin de wetenschappers spraken over 'potentiële problemen met de manier waarop de ruwe data zijn verwerkt' en dat dat 'invloed zal hebben op de conclusies die op betrouwbare wijze getrokken kunnen worden'. Lezers werden gewaarschuwd de resultaten uit 2018 niet te gebruiken.

Bron: QuTech

Hiermee lijkt een quantumcomputer op basis van deze deeltjes een stuk verder weg te zijn. Christian Schönenberger, een hoogleraar quantumfysica aan de universiteit van Basel die niet betrokken was bij het onderzoek, zegt tegen de Volkskrant dat een belangrijke basis nu is weggevallen. Hij vraagt zich af of het ooit zal lukken om te komen tot een quantumcomputer met qubits op basis van Majorana's. Schönenberger stelt dat de onderzoekers wellicht destijds al eerder hun twijfels hadden moeten hebben, maar volgens hem had iedereen hooggespannen verwachtingen na de aanwijzingen uit 2012 dat Majorana’s mogelijk gezien waren.

Tegen de krant zegt Piet Brouwer, hoogleraar quantumfysica aan de Freie Universität Berlin en ook niet betrokken bij het Delftse onderzoek, dat het onderzoeksveld als collectief achteraf gezien 'wellicht wat te enthousiast was'. "Het is goed dat de onderzoeksgroep zelf nu de nieuwe conclusies naar buiten brengt. Het is een vorm van voortschrijdend inzicht, dat hoort bij het wetenschappelijke proces", zegt hij.

De publicatie uit 2018 vindt zijn basis in experimenten met chips met daarop een raster van een soort nanohashtags van halfgeleidende, schuin over elkaar gelegde nanodraden met een supergeleidende laag, en twee veronderstelde Majorana's in superpositie aan de uiteinden. Bij bepaalde elektrische en magnetische velden namen de onderzoekers zerobiaspieken waar, het kenmerk voor de aanwezigheid van Majorana's. Zerobiaspieken zijn pieken die niet door een ander natuurkundig proces verklaard kunnen worden. De hoogte van deze piek was exact zoals de theorie had voorspeld, wat een belangrijke aanwijzing was het daadwerkelijk om een Majorana gaat, schreven de onderzoekers in 2018.

In de nieuwe publicatie stellen de wetenschappers dat deze signaalpieken weliswaar op Majorana's kunnen duiden, maar voor hetzelfde geld kunnen de signalen ook een andere basis hebben. "Het problematische is dat je met de gebruikte testopstelling niet kunt onderscheiden of je een echt Majorana meet of een soort nep-majorana", zegt Schönenberger tegen de Volkskrant. Volgens de wetenschappers zelf kan het bijvoorbeeld ook gewoon gaan om meetruis.

Leo Kouwenhoven, een van de voornaamste quantumonderzoekers van het onderzoek en werkzaam bij Microsoft, zegt tegen de Volkskrant dat hij pas wil reageren als de nieuwe publicatie ook daadwerkelijk is verschenen in een wetenschappelijk tijdschrift. Dan zal het ook door collega-wetenschappers worden beoordeeld.

De onzekerheid over de Majorana-waarneming is niet alleen een tegenslag voor QuTech, maar ook voor Microsoft. Dat bedrijf had hoge verwachtingen van het gebruik van Majorana's als qubits, vanwege de potentiële robuustheid en daarmee schaalbaarheid van een quantumcomputer met die qubits. In 2017 sprak Kouwenhoven tijdens Microsofts Ignite-evenement met ceo Satya Nadella over het gebruik van majorana's voor quantumcomputers.

Reacties (69)

prima en hulde aan deze wetenschappers. het gebeurt niet zo heel vaak dat onderzoekers hun eigen resultaten ter discussie stellen

Ik review vaak academisch papers (domein NLP waar het gaat om grote datasets en onnoemelijke compute times) waar steevast een meegenomen criterium is replicability. Dat heeft vaak geen doorslaggevende rol voor het al dan niet aanvaarden van een studie, maar het wordt wel in rekening gebracht. Je kan je voorstellen dat er op grote bedrijven soms kritiek komt omdat hun onderzoek niet reproduceerbaar is omdat ze bv. 1024 Tesla V100 GPUs hebben gebruikt, waar we zelfs in academia helemaal geen toegang tot hebben (Ter vergelijking, de Tier-2 cluster van mijn universiteit heeft "slechts" 10 nodes met elk 4 van deze V100 GPUs. In 2021 komt een nieuwe Tier-1 cluster met 20 GPU nodes met elk 4x A100. Dat is dus nog steeds in totaal peanuts tegenover die 1024 GPUs).

Zelf probeer ik, als copyright het toe laat, mijn experimenten volledig reproduceerbaar ter beschikking te stellen. Het vergt wel wat durf, omdat onderzoekers tot in de puntjes je data en je analysis kunnen reproduceren en op mogelijke inconsistenties of toevalligheden kunnen wijzen. Dat vind ik net goed. Ik zit niet in onderzoek voor faam, citaties of naambekendheid, maar wel om het onderzoeksveld vooruit te helpen. Als dat wil zeggen dat fouten die ik maak, verbeterd worden door anderen, dan neem ik dat er graag bij. (Dat is gelukkig nog niet voorgevallen, trouwens. :-))

Experimentele opzet wordt vaak te beknopt besproken wat onderzoek niet reproduceerbaar maakt, dat is jammer. Websites zoals https://paperswithcode.com/ zijn daarom erg leuk. Ze belichten onderzoek waar de code (en vaak de data) is vrijgegeven. Open onderzoek (zeker als het met belastingsgeld wordt gefinancierd) is belangrijk voor de integriteit en het vooruitstreven van de maatschappij.

[Reactie gewijzigd door BramVroy op 5 februari 2021 00:19]

Even voor de beeldvorming. Dat onderzoek wat je linkt is voor een groot deel uitgevoerd door medewerkers van Facebook. Dat cluster met 1024 Tesla V100 GPU’s is immens en voor slechts enkele grote bedrijven als FB en MS bereikbaar.

De V100 is een GPU van €10K per stuk. 1024 stuks geven je dus een kostprijs van €10.240.000 aan GPU’s alleen. Daar komen nog CPU en ram bij, storage en networking. Al met al zou het me niks verbazen als we praten over een cluster van €30 miljoen.

Dat is voor wetenschappers in dit segment echt wel serieus geld. Reproduceren van dit onderzoek kan dus alleen als je dit echt 100% nodig hebt voor een belangrijk stuk software of onderzoek wat potentieel miljoenen tot miljarden op kan leveren. Voor onderzoeksinstituten en universiteiten totaal niet haalbaar. Zelfs SURFsara kan hier niet aan tippen en die hebben geen kleine systemen staan. Je zit hier dan al rond de top 65 van supercomputers (Atlas van PB s.a. In brazilië heeft er 1088).

Voor “mere mortals” dus niet te doen.

Dus alle experimenten waar een CERN voor nodig is: niet publiceren?

Dat is absoluut niet wat we zeggen. Alleen dat het over het algemeen erg belangrijk is dat methoden dusdanig beschreven moeten worden dat het reproduceerbaar is.

En dat je er daan 20 miljoen aan hardware voor nodig hebt om het te doen is dan jammer, maar je zou in principe een testopstelling kunnen bouwen om de methode te valideren. Weliswaar met minder resultaat of het duurt veel langer.

Ik kwam hier precies om dit te zeggen. Dit heeft wel moed vereist!

Wat ik uit het artikel opmaakt is dat andere wetenschappers hun methode zwaar bekritiseerd hebben en dat ze nu toegeven dat die gelijk hebben.

Maar dat is ook precies de reden dat je je methode aan anderen bekend maakt. Zodat die kunnen proberen de resultaten te repliceren en/of de methode te bekritiseren.

Helaas kost dat veel tijd en is er weinig eer aan te behalen, dus het gebeurd te weinig. Gelukkig dat het hier wel gebeurd is.

[Reactie gewijzigd door mjtdevries op 4 februari 2021 20:04]

het gebeurt niet zo heel vaak dat onderzoekers hun eigen resultaten ter discussie stellen

Komt iig niet vaak in het nieuws. Maar niet alles wat gebeurt haalt het nieuws.

dat is waar. maar vaak wordt er door anderen weer wat weerlegd en dan reageren ze daar weer op. Dat is ook prima. Hier hebben ze de hand in eigen boezem gestoken, dat zie ik tock maar heel weining (niet in mijn vakgebied, aardwetenschappen)

Ik heb in de wetenschap gewerkt en dat is zo ongeveer standaard. Tenminste, als je een goede wetenschapper bent. Je onderzoek moet er dan vanuit gaan dat je stelling niet klopt in feite, dus verzin je allerhande experimenten om te kijken of je de stelling onderuit kan halen. Lukt dat niet, dan toon je juist eerder aan dat je stelling klopt. Nu gebeurt dat niet altijd in de praktijk en komt er zelfs met regelmaat vervalsing voor, maar dat komt dan weer niet door de wetenschap, maar eerder hoe we daar soms invulling aan geven en de stress die erbij komt kijken om te moeten publiceren (wat echt anders moet).

Ik hoop dat je dit niet opvat als een belediging, maar zo te lezen ben je niet erg bekend met quantum theorie.
Dit is een van de meest succesvolle en bewezen natuurwetten, en heeft praktische toepassing in het dagelijks leven (zo moeten CPU ontwerpen rekening houden met quantum effecten ivm de kleine schaal).
Als je graag Youtube videos bekijkt (op zichzelf gezien niets mis mee, Youtube is alleen maar een medium) raad ik je aan om eens naar die van PBS space time te kijken, waar (onder andere) dingen zoals quantum theorie aan bod komen, als je graag naar een wetenschapper kijkt die uitlegt maar ook bestaande zin en onzin debunked is Sabine Hossenfelder ook een goede.

Huh?

Niet zo verbaasd. Je kent 't toch wel..? Mensen die ff vanuit huis grondig 'onderzoek' doen.

Ik heb Quantum 'whatever' een tijdje geleden eens nauwkeurig onderzocht.

"Ik heb wat Youtube-filmpjes gekeken"

Hij heeft gewoon een James Bond boek gelezen

Tja. Einstein vond de kwantummechanica in het begin ook maar niks, maar hij is daar in ieder geval nog op teruggekomen. Wellicht jij ook nog wel na onderzoek dat nog wat nauwkeuriger is.

Dat er veel onzin onder leken verspreid wordt over kwantummechanica is in ieder geval waar, wat voornamelijk komt omdat de theorie voornamelijk een fikse baal moeilijke wiskunde is en dingen waarvoor we nauwelijks bruikbare intuïtie hebben. Dat we er een fikse kluif aan hebben de huidige natuurkundige theorieën naar een hoger niveau te tillen is ook waar (kwantumzwaartekracht is vooralsnog te hoog gegrepen). Dat de theoretici dan wel allemaal oplichters zullen zijn die een massale samenzwering in stand houden zodat niemand dat door heeft valt in de categorie "onzin van leken".

Heel interessant! Als je nog iemand zoekt om er een podcast van te maken, dan kun je Lange Frans bellen!

Een potje schaak is misschien iets voor jou?

Heb je hier ook bronnen bij?

Blijkt maar weer eens dat Richard Feynman toch gelijk had met ”Als je denkt dat je de kwantummechanica begrijpt, dan heb je het niet begrepen.”

Als het je echt interesseert, raad ik je aan bij (ongeveer) het begin te beginnen.
Zo niet, als 'allemaal zakkenvullers' voor jou volstaat: even zo goede vrienden.

Quanon entert Tweakers?

Ja, ze geven de Spinoza prijs met een onderzoeksbudget van 2,5 miljoen ook echt zomaar aan de eerste de beste werkloze wappie!



Ben wel erg benieuwd naar de uitgebreide versie van de bevindingen van je maandenlange nauwkeurige onderzoek.

Erik Verlinde; - "De 'quantum universum' werkelijkheid kan volledig beschreven worden met enen en nullen, zijnde "informatie"

Te dom voor woorden

Heerlijk zulk wetenschappelijk nieuws.
I.p.v. de zoveelste smartphone die hetzelfde is.

Niet dat ik er veel van snap, maar liever dit niet snappen dan mij irriteren aan nutteloze ontwikkelingen.

Wel dacht ik dat een quantum computer nog wel iets van een traditionele vormgeving had.
Maar dat is dus niet zo.

Wel dacht ik dat een quantum computer nog wel iets van een traditionele vormgeving had.
Maar dat is dus niet zo.

Ze zijn hypermodern, maar zien er tegelijkertijd ouderwets uit. Ik vind ze er ook wel lekker cyberpunk-achtig uitzien.

[Reactie gewijzigd door vickypollard op 4 februari 2021 17:08]

In 2077 komt de eerste op de markt, maar mogelijk bevat die nog wel wat bugs...

Die traditionele omgeving hebben ze nog steeds hoor.
De chip met dat nanodraadje is maximaal een paar centimeter groot. Dat zit in een grote thermosfles, van pakweg een halve meter doorsnee, en 1-2 meter lang, wat het mogelijk maakt om de chip af te koelen tot lage temperaturen. Dit is de quantum-omgeving. De chip zelf kan niets uit zichzelf: hij heeft aansturing nodig en dat gebeurd met aansturings-, meet-en analysecomputers. Dat is de klassieke omgeving. Ik dacht dat ze een paar computers nodig hadden per qubit.

Edit: per ongeluk op Vicky gereageerd, maar het was voor bob Harley.

[Reactie gewijzigd door thoenk op 5 februari 2021 07:51]

Wacht maar tot ze mainstream worden en voor gaming worden gebruikt. Dan krijgen ze strakke kleuren en RGB verlichting. Watercooling zal echter niet meer voldoende zijn

Hadden hun ze maar niet moeten observeren! Dan zouden ze er nog zijn geweest.

Dus niet alleen beïnvloedt de observatie de uitkomst. De observatie beïnvloedt ook de observatie.

[Reactie gewijzigd door The Zep Man op 5 februari 2021 05:21]

Schrödinger’s Cat anyone?

Eerder Schrödinger's Schrödinger in dit geval.

Wigner's friend dus?

Haha heerlijke reactie. Doet me ook herinneren aan mensen als Bernardo Kastrup die het einde van het materialistisch denken inleiden.

Is quantum-terminologie nu al zo alledaags en ingeburgerd dat het voor de gemiddelde lezer hier niet eens meer nodig is om ook maar één zin te schrijven over wat een majorana is?

On-topic: mooi om te lezen hoe ze hiermee omgaan en zelf naar buiten treden, lang leve voortschrijdend inzicht!

Ik denk eerder dat de technologie nog zo ongewoon is dat het uitschrijven wat een Majorana is niet in het artikel past.

En toch is de theorie dat een foton zou bestaan uit twee quasi-deeltjes nog steeds niet in lijn met de axioma's van de kwantummechanica waarin wordt gesteld dat een foton een puntdeeltje is.
Dus die ogenschijnlijke tegenstelling begrijp ik niet. Iemand hier met meer kennis van zaken die me die schijnbare tegenstrijdigheid kan uitleggen?

Wat bedoel je exact met dat een foton bestaat uit twee quasi-deeltjes? Fotonen kunnen onder andere interactie aangaan met andere deeltjes, bijvoorbeeld een electron en het vormt dan een quasideeltje (de zogenoemde polariton). Echter dat een foton bestaat uit twee quasi-deeltjes is voor zover ik weet niet correct.

Oh, dan heb ik de theorie van de Majorana deeltjes blijkbaar verkeerd begrepen. Dacht dat de majorana's de quasi-deeltjes zijn. Deze twee Majorana deeltjes cirkelen om een gemeenschappelijk nulpunt tussen de twee deeltjes en vormen zo samen het foton. Dank voor de toelichting.

Een deeltje kan niet uit quasideeltjes bestaan, omdat quasideeltjes geen echte deeltjes zijn. Het zijn uit de omgeving ontstane eigenschappen die als deeltjes te beschrijven zijn.

Zo zou je het positief geladen gat dat een electron achterlaat als een stroom door een geleider loopt, kunnen beschouwen als een positief geladen deeltje dat in de omgekeefde richting beweegt. Er is dan niet echt een deeltje dat bestaat, maar je kunt hetbwel als zodanig beschrijven. (Niet te verwarren met een positron overigens, wat een echt bestaand deeltje is, en het antideeltje van de electron )

De link met fotonen ontgaat me hier even. Wellicht omdat zowel fotonen als Majorana's elkaars eigen antideeltje zijn?

Ah, dat is verhelderend! Nou begrijp ik wat er bedoelt wordt met een quasi deeltje.
Wat betreft de link met fotonen, groef in mijn geheugen wat betreft wat ik er eerder over gelezen had, en daar begreep ik dat twee Majorana deeltjes (inderdaad, elkaars eigen antideeltje) samen een foton zouden vormen. Meen me zelfs een illustratie erbij te herinneren. Maar als ik nu naspeur naar Majorana (wat ik nav. dit artikel gedaan heb) kom ik niet meer tegen wat ik dacht te hebben gelezen/gezien.
Tja, wordt ook al een jaartje ouder zo te merken...

Oh zo, dat klopt idd, als een deeltje en een antideeltje elkaar tegenkomen dan heffen ze elkaar op (annihilatie) en ontstaan er nieuwe deeltjes (vaak fotonen) met dezelfde energie. Dat wil echter niet zeggen dat fotonen daardoor uit die deeltjes bestaan

helemaal helder nu, dankjewel!

Wellicht de fotonen erbij bedacht opdat deze bij anihilatie van deeltje vs anti deeltje vrijkomen. En gezien de Majorana zijn eigen antideeltje is. Snap ik je eerdere gedachtengang.

Best wel spijtig dit om met zo'n strategische technologie op een verkeerd spoor te zitten / verkeerd paard te wedden..

Bij radicale innovatie zijn er altijd een veelvoud aan dode sporen voordat de juiste gevonden wordt. Van de meeste hoor je niets, in dit geval wel.

Daarnaast is ook niet bewezen dat ze géén majorana-deeltje hebben geobserveerd, ze kunnen alleen niet glashard bewijzen dat ze er wél waren. Wie weet met een nieuwe testopstelling... maar die opstelling was nou juist zo lastig... we gaan het zien!

Dit is wetenschappelijk onderzoek, geen poging om zo'n computer te bouwen. Je zult misschien wel 100 dingen moeten afschieten voor je vindt wat werkt, dat hoort er nu eenmaal bij. Daarnaast is het laatste woord hierover nog absoluut niet gezegd -- het enige dat gebeurd is is dat één onderzoek dat het bestaan van Majoranadeeltjes had moeten aantonen nu teruggetrokken is als niet sluitend. Dat zegt natuurlijk niets over het al dan niet bestaan ervan, wat betekent dat de weg naar meer onderzoek nog open ligt.

Dit zou voor een aantal bedrijven zoals Microsoft potentieel een hele dure vergissing kunnen zijn.

Ik denk dat Microsoft waarschijnlijk op meerdere paarden zal wedden.

Aan fundamenteel wetenschappelijk onderzoek zijn nu eenmaal risico's verbonden, niet in de laatste plaats dat de uitkomst niet per se is waar je naar op zoek was. Voor de wetenschap maakt dat niet uit, linksom of rechtsom je hebt vrijwel altijd weer iets nieuws geleerd. Voor bedrijven is het inderdaad lastiger omdat duur onderzoek potentieel niet de gehoopte resultaten levert. Daarom zie je dat fundamenteel wetenschappelijk onderzoek over het algemeen door de publieke sector wordt gedaan en pas in de private sector komt als er de potentie is om iets nieuws te ontwikkelen waar iets mee te verdienen valt. En daarmee wordt hopelijk ook meteen duidelijk waarom bezuinigen op de publieke sector en fundamenteel onderzoek zo gevaarlijk is, omdat je er dan pas (tientallen) jaren later achter komt dat je ineens enorm achter loopt in de ontwikkelingen.

Vorig jaar November ging er 93 miljoen subsidie naar qutech.

Dus??
Dat lijkt mij triviaal vergeleken met:
Deze miljarden
Of de 100k subsidie welke Shell kreeg voor een kinderfeestje.
Laten we alsjeblief wel verstandig in de toekomst investeren en QuTech biedt in potentie een zeer interessante toekomst.

Daar staan vrijwel zeker veel meer banen tegenover per Euro dan hier.

Niet als je de toekomstige banen meerekent.

Haha ja banen die pas bestaan of niet bestaan als je ze gaat zoeken

Zet toch m'n vraagtekens bij de volgende: https://www.cheatsheet.co...-never-knew-existed.html/
Maar goed, alles wat betaald kan worden kan een baan zijn zelfs als het wordt uitbetaald voor 0,01 per uur of in een waardeloze cryptomunt.

Als ze niet verder komen dan wat fundamenteel onderzoek en er nog niet eens een QuBit van proberen te maken (zulk onderzoek zit overigens wel in hun missie) dan is de kans van een Nederlandse spinoff voor commercieel toegepaste ontwikkeling erg klein naar mijn mening.

Je moet echt meer de toegepaste kant op om kans te hebben dat de resultaten ook echt lokaal blijven economisch gezien. Wil niet zeggen dat fundamenteel onderzoek weggegooid geld is, maar dat moet je meer zien als liefdadigheid.

[Reactie gewijzigd door Pinkys Brain op 4 februari 2021 19:34]

Je zult toch eerst een stuk theorie moeten hebben waarop je praktijk kan baseren. De kans dat je met een beetje aankloten en hopen dat je een qbit op magische wijze creëert acht ik vrij gering. Ooit van een roadmap gehoord?

Overigens is dit overduidelijk toegepast onderzoek, er wordt namelijk iets waargenomen (of juist niet). Je kunt niet iets in theorie waarnemen. Verder kun je juist door de kennis lokaal te hebben juist zorgen dat de resultaten lokaal blijven. ASML is juist de enige speler op dit moment omdat ze 10/20 jaar geleden (en nog steeds) fundamenteel onderzoek deden/doen naar EUV wat langzaam steeds praktischer wordt tot het in een product terecht komt.

Blijkbaar hebben ze niet zo heel veel road afgelegd in de afgelopen jaren want ze zitten nog steeds aan te hikken tegen dit oude experiment.

De ASML EUV lichtbron, optica, inspectie zijn allemaal ingekocht. Zover ik kan zien hebben ze zich voornamelijk bij hun leest gehouden, dwz. het mechanische deel van de stepper en integratie, en weinig eigen tijd gespendeerd aan onderzoek daarbuiten.

[Reactie gewijzigd door Pinkys Brain op 4 februari 2021 22:54]

Daarom zit Peter Wennink ook in de raad van bestuur van de TU/e... en 2 miljard R&D budget per jaar zal inderdaad wel volledig naar mechanische onderdelen en integratie gaan. Duidelijk heb je geen idee hoe erg in detail je bekend moet zijn met de fysica van een dergelijk systeem om het werkend te krijgen.

Ik heb net gelukkig nog wel mayonaisedeeltjes waargenomen op mijn frikandel speciaal.

Ik zou er niet te goed naar kijken, maar de deeltjes kan ook kwark zijn.

LOL, ze zijn inderdaad wel erg duidelijk in de omschrijving van wie/wat/waar majorana is