Majorana 1, il primo processore quantistico basato su qubit topologici. Microsoft: è una rivoluzione

Majorana 1 è il primo processore quantistico al mondo basato su qubit topologici. È stato realizzato da Microsoft. Secondo la casa di Redmond, il nuovo processore "rappresenta un punto di svolta nel quantum computing" e consentirà di ottenere computer quantistici utili in anni e non decenni.

Un'affermazione che sembra rispondere alle dichiarazioni di gennaio di Jensen Huang di NVIDIA, secondo cui i computer quantistici utili sarebbero arrivati non prima di 20 anni. Una posizione contestata anche da Google, e che ha portato a un crollo nell'ordine di diversi miliardi di dollari nella capitalizzazione dei titoli del settore.

Il nome del chip è un tributo a Ettore Majorana, un fisico teorico italiano considerato uno dei geni del XX secolo. Nato a Catania nel 1906, collaborò con Enrico Fermi e contribuì a sancire i fondamenti della meccanica quantistica. Purtroppo, scomparve misteriosamente nel marzo del 1938, alimentando un alone di mistero sulla sua vita e il suo destino.

Majorana 1 si basa su superconduttori topologici, una nuova classe di materiali che consente di ottenere uno stato della materia mai osservato prima: né solido, né liquido, né gassoso, ma "topologico".

Il materiale combina semiconduttori come l'arseniuro di indio con superconduttori come l'alluminio, progettati e fabbricati a livello atomico per ottenere nanofili superconduttivi topologici. Quando raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto e sottoposti a campi magnetici, questi materiali generano le Modalità Zero di Majorana (MZMs), particelle esotiche che immagazzinano informazioni quantistiche in modo protetto.

Per quasi un secolo, queste particelle sono rimaste un concetto teorico presente nei libri di testo, ma Microsoft è riuscita a crearle e controllarle su richiesta, rendendole il fondamento dei suoi qubit topologici.

Grazie a questa capacità, Microsoft ha progettato il processore Majorana 1, che potenzialmente può ospitare fino a un milione di qubit, mantenendo dimensioni pari a quelle del palmo di una mano. Al momento, il nucleo del processore include 8 qubit topologici.

"L'architettura del chip è stata pensata per semplificare il controllo e ridurre drasticamente il numero di qubit fisici necessari per eseguire calcoli affidabili, accelerando così il percorso verso applicazioni pratiche su larga scala" sottolinea Microsoft. I qubit topologici sono significativamente più piccoli, veloci e stabili rispetto ai qubit tradizionali, e occupano uno spazio di appena 1/100 di millimetro.

"La loro stabilità deriva dalla protezione hardware intrinseca offerta dalla struttura topologica, che li rende resistenti agli errori causati dall'ambiente esterno. Inoltre, i qubit topologici sono controllati digitalmente tramite impulsi elettrici, eliminando la necessità di complessi segnali analogici e semplificando notevolmente la gestione di grandi quantità di qubit. Questa innovazione abilita un approccio al quantum computing basato su misurazioni, aumentando l'affidabilità e migliorando l'efficienza della correzione degli errori", aggiunge l'azienda.

Microsoft sottolinea che la tecnologia è stata validata da autorevoli enti scientifici e istituzionali. Un articolo peer-reviewed pubblicato su Nature conferma la capacità di Microsoft di creare e misurare con precisione le proprietà esotiche dei qubit topologici, un passo essenziale verso la computazione pratica. Inoltre, la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) ha selezionato Microsoft per la fase finale del programma US2QC, che mira a sviluppare il primo computer quantistico tollerante agli errori su scala industriale.

L'impatto potenziale di un computer quantistico da un milione di qubit è straordinario. Potrebbe rivoluzionare settori come la chimica, la scienza dei materiali e l'agricoltura. Ad esempio, potrebbe consentire la creazione di materiali auto-riparanti per ponti o schermi di smartphone, catalizzatori per abbattere microplastiche o sviluppare alternative sostenibili, e persino ottimizzare enzimi per migliorare la fertilità del suolo o promuovere coltivazioni in climi estremi.

"Tutti i computer attualmente operativi nel mondo, messi insieme, non possono fare ciò che un computer quantistico da un milione di qubit sarà in grado di fare", spiega Microsoft. "Questo comporta che tutto ciò che oggi richiede anni di esperimenti e risorse ingenti potrebbe essere risolto in modo rapido ed efficiente grazie alla potenza del quantum computing".

Majorana 1 è parte di un ecosistema integrato che include elettronica di controllo, software avanzati e infrastrutture di raffreddamento estremo. Progettato per integrarsi nei data center di Azure, il processore rappresenta un passo fondamentale per rendere la potenza quantistica accessibile via cloud, aprendo nuove possibilità per aziende e ricercatori.

L'annuncio del processore quantistico Majorana 1 è stato commentato anche dal CEO di Microsoft, Satya Nadella, con un post su X: "A volte i ricercatori devono lavorare su qualcosa per decenni per rendere possibili i progressi. Ci vogliono pazienza e perseveranza per avere un grande impatto sul mondo. E sono felice di avere l'opportunità di fare proprio questo in Microsoft".

"Questo è il nostro obiettivo: quando la produttività aumenta, le economie crescono più velocemente, a beneficio di ogni settore e di ogni angolo del mondo. Non si tratta di pubblicizzare la tecnologia, ma di costruire una tecnologia che sia veramente al servizio del mondo".