Microsoft Majorana 1: quantum computing con qubit topologici

Microsoft, attraverso una nota ufficiale, ha annunciato la realizzazione di Majorana 1, il primo processore quantistico al mondo basato su qubit topologici. Questa innovazione segna una svolta cruciale, aprendo la strada alla costruzione di computer quantistici efficaci in anni, non decenni come aveva paventato Jensen Huang di NVIDIA, grazie all'uso di superconduttori topologici, una nuova classe di materiali che raggiunge uno stato della materia mai osservato prima.

I superconduttori topologici, sviluppati da Microsoft, sono materiali che non rientrano nei tradizionali stati della materia come solido, liquido o gassoso, ma in uno stato "topologico". Questi materiali sono una fusione di semiconduttori come l'arseniuro di indio con superconduttori come l'alluminio, elaborati a livello atomico per creare nanofili superconduttori topologici.

A temperature prossime allo zero assoluto e sotto l'influenza di campi magnetici, emergono le Modalità Zero di Majorana (MZMs), che conservano informazioni quantistiche in modo estremamente sicuro.

Il processore Majorana 1 di Microsoft introduce un'architettura innovativa nel mondo dei sistemi quantistici, con la capacità di ospitare fino a 1 milione di qubit in un singolo chip delle dimensioni di un palmo. Questa struttura non solo semplifica la gestione dei qubit, riducendo drasticamente i qubit fisici necessari per calcoli affidabili, ma accelera anche il percorso verso applicazioni pratiche su larga scala.

Il nucleo topologico del chip include 8 qubit topologici, significativamente più piccoli, veloci e stabili rispetto ai qubit tradizionali, grazie alla protezione hardware derivante dalla loro struttura topologica. Questi qubit sono controllati digitalmente attraverso impulsi elettrici, il che facilita notevolmente la gestione di grandi quantità di qubit e aumenta l'affidabilità attraverso un approccio basato su misurazioni.

Ecco un video di presentazione di Majorana 1

La tecnologia dietro Majorana 1 è stata validata attraverso riconoscimenti scientifici e un articolo peer-reviewed pubblicato su Nature. La DARPA, l'agenzia governativa del Dipartimento della difesa degli Stati Uniti d'America incaricata dello sviluppo di nuove tecnologie per uso militare, ha selezionato Microsoft per sviluppare il primo computer quantistico tollerante agli errori su scala industriale. Ma non solo, l'impiego di un computer quantistico da un milione di qubit potrebbe rivoluzionare settori come la chimica, la scienza dei materiali e l'agricoltura, offrendo soluzioni innovative come materiali auto-riparanti, catalizzatori per la decomposizione di microplastiche, e ottimizzazione di enzimi per la fertilità del suolo.

Majorana 1 è progettato per integrarsi nei data center Azure di Microsoft, rendendo la potenza del quantum computing accessibile tramite il cloud. Questo apre nuove possibilità per aziende e ricercatori, democratizzando l'accesso a tecnologie avanzate e potenziando la ricerca e l'innovazione in vari campi.