Microsoft ha presentato Majorana 1, il primo chip quantistico al mondo basato su una nuova architettura detta ‘Topological Core’ che – si legge in una nota dell’azienda – “consentirà di realizzare computer quantistici in grado di risolvere problemi significativi su scala industriale entro anni, non decenni”.
Il chip sfrutta il primo topoconduttore al mondo, un tipo di materiale innovativo in grado di osservare e controllare le particelle di Majorana – quelle teorizzate dal fisico Ettore Majorana – per produrre qubit più affidabili e scalabili, che sono gli elementi costitutivi dei computer quantistici.
“Allo stesso modo in cui l’invenzione dei semiconduttori ha reso possibili gli smartphone, i computer e l’elettronica di oggi, i topoconduttori e il nuovo tipo di chip che essi consentono offrono un percorso per lo sviluppo di sistemi quantistici che possono raggiungere un milione di qubit e sono in grado di affrontare i problemi industriali e sociali più complessi”, ha dichiarato Microsoft.
Milioni di qubit nel palmo di una mano
“Abbiamo fatto un passo indietro e ci siamo detti: ‘Ok, inventiamo il transistor per l’era quantistica. Quali proprietà deve avere?”, ha detto Chetan Nayak, technical fellow di Microsoft. “Ed è proprio così che siamo arrivati a questo punto: è la particolare combinazione, la qualità e i dettagli importanti del nostro nuovo stack di materiali che hanno permesso un nuovo tipo di qubit e, in definitiva, la nostra intera architettura”.
La nuova architettura utilizzata per sviluppare il processore Majorana 1 offre un percorso chiaro per inserire un milione di qubit in un singolo chip che può stare nel palmo di una mano. Si tratta di una soglia necessaria affinché i computer quantistici possano offrire soluzioni trasformative nel mondo reale, come la scomposizione delle microplastiche in sottoprodotti innocui o l’invenzione di materiali autorigeneranti per l’edilizia, la produzione o la sanità. Tutti gli attuali computer del mondo che operano insieme non possono fare ciò che un computer quantistico da un milione di qubit sarà in grado di fare.
Cos’è il topoconduttore
Il topoconduttore, o superconduttore topologico, è una categoria speciale di materiali in grado di creare uno stato della materia completamente nuovo – non un solido, un liquido o un gas, ma uno ‘stato topologico’. Questo viene sfruttato per produrre un qubit più stabile, veloce, piccolo e controllabile digitalmente, senza i compromessi richiesti dalle alternative attuali.
Ripensare l’informatica quantistica su scala
“Fin dall’inizio volevamo realizzare un computer quantistico che avesse un impatto commerciale, non solo una leadership di pensiero”, ha dichiarato Matthias Troyer, Technical fellow di Microsoft. “Sapevamo di aver bisogno di un nuovo qubit. Sapevamo che dovevamo riuscirci”.
Questo approccio ha portato la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), un’agenzia federale che investe in tecnologie innovative importanti per la sicurezza nazionale, a includere Microsoft in un programma rigoroso per valutare se le tecnologie innovative di calcolo quantistico possano costruire sistemi quantistici commercialmente rilevanti più velocemente di quanto si ritenga convenzionalmente possibile. Microsoft è ora una delle due aziende invitate a passare alla fase finale del programma DARPA US2Q, finalizzato alla costruzione del primo computer quantistico realmente utile su scala industriale.
“Una cosa è scoprire un nuovo stato della materia, un’altra è sfruttarlo per ripensare l’informatica quantistica su scala”, ha concluso Chetan Nayak, Microsoft technical fellow.
di Monica Gianotti