Microsoft svela Majorana 1, il primo chip quantistico con qubit topologici

Microsoft ha svelato Majorana 1, il primo processore quantistico al mondo basato su qubit topologici. Questo annuncio segna una svolta nel settore dell’informatica quantistica, avvicinando l’azienda a un obiettivo ambizioso: costruire un computer quantistico affidabile e scalabile fino a un milione di qubit. In pratica i ricercaori che hanno pubblicato il loro studio su Nature hanno dimostrato di poter controllare e leggere i qubit topologici in modo affidabile. A differenza dell’approccio seguito per esempio da Google e Ibm nella corsa al quantum compting Microsoft sta utilizzando qubit topologici che si ritiene siano intrinsecamente più stabili dei qubit prodotti con altri metodi esistenti. Se il loro approccio si rivelerà efficace, il quantum computing potrebbe diventare molto più accessibile e concreto, aprendo la strada a un’epoca di innovazioni scientifiche e tecnologiche senza precedenti.

Il cuore di Majorana 1 è un nuovo materiale chiamato topoconduttore, che permette di creare e controllare una particolare classe di particelle quantistiche note come Modi Zero di Majorana (MZMs). Queste particelle, previste teoricamente da quasi un secolo, possono ora essere generate e sfruttate per immagazzinare e manipolare informazioni quantistiche in modo più stabile rispetto ai qubit tradizionali.

Grazie alla protezione offerta dalla topologia—una branca della matematica che studia le proprietà geometriche invarianti—i qubit topologici risultano più resistenti agli errori e più facili da controllare digitalmente. Questo significa che correggere gli errori quantistici, un ostacolo cruciale per la scalabilità del calcolo quantistico, potrebbe diventare molto più semplice.

Secondo i ricercatori di Microsoft il prossimo passo sarà quello di testare le operazioni di base su un singolo dispositivo e quindi arrivare a un array di 4x2 qubit topologici per verificare che la protezione dagli errori funzioni. L’azienda ha già collocato otto qubit su un chip progettato per ospitarne un milione. Ma l’obiettivo finale è creare un supercomputer quantistico in grado di risolvere problemi che oggi richiederebbero anni di calcolo anche ai più potenti supercomputer classici. Ad esempio, la simulazione accurata di materiali quantistici potrebbe portare a nuovi farmaci, materiali innovativi e scoperte nel settore dell’energia.

Come sappiamo i qubit sono instabili, vanno facilmente incontro a errori casuali. A dicembre dell’anno scorso Google aveva annunciato che per la prima volta sono riusciti a ridurre gli errori in modo esponenziale man mano che si utilizzano più qubit cioè , le unità di calcolo nei computer quantistici. Gli scienziati di Mountain View devono ora affrontare la sfida di scalare la tecnologia a migliaia o addirittura milioni di qubit, mantenendo al contempo i tassi di errore bassi. La scelta di Microsoft invece fin dall’inizio è stata quella di puntare su qubit costituiti da configurazioni di elettroni dal nome di quasiparticelle di Majorana in modalità zero (MZM), gli errori semplicemente non potrebbero verificarsi. La differenza principale tra i qubit utilizzati da Google e i qubit topologici di Microsoft riguarda la loro struttura fisica, il modo in cui immagazzinano informazioni e la loro resistenza agli errori. Queste particelle sono previste dalla teoria quantistica e offrono un modo unico di immagazzinare informazioni in modo più stabile.