Microsoft compie un balzo in avanti nel mondo del quantum computing con l’introduzione di Majorana 1, un innovativo processore basato su una nuova classe di materiali: i superconduttori topologici. Il chip, che si distingue per le sue dimensioni ridotte e la capacità di ospitare milioni di qubit, porta il nome del celebre fisico italiano Ettore Majorana e rappresenta una svolta nella corsa alla realizzazione di computer quantistici più stabili ed efficienti.
Majorana 1, Il chip quantistico di Microsoft “topologico”
“La maggior parte di noi è cresciuta imparando che ci sono tre tipi principali di materia che contano: solida, liquida e gassosa. Oggi, tutto è cambiato. Dopo una ricerca durata quasi 20 anni, abbiamo creato uno stato di materia completamente nuovo, sbloccato da una nuova classe di materiali, i topoconduttori, che consentono un balzo fondamentale nel calcolo“. Così Satya Nadella, CEO di Microsoft, ha presentato sul suo post LinkedIn il cuore tecnologico del nuovo chip quantistico Majorana 1: i topoconduttori, o superconduttori topologici.
Basati su un tipo di qubit che utilizza gli stati topologici della materia per immagazzinare ed elaborare informazioni, i tipoconduttori garantiscono una miglior stabilità nel calcolo, essendo meno suscettibili agli errori. Tutto questo è stato reso possibile dal materiale impiegato per la realizzazione di questo chip: l’arseniuro di indio, presente in strumenti come i rilevatori a infrarossi.
Come precisa l’ANSA, a contatto con il freddo estremo, “realizza la necessaria superconduttività per generare uno stato della materia completamente nuovo: non un solido, un liquido o un gas, ma topologico, con qualità che restano invariate anche a seguito di deformazioni e alterazioni“.
Un chip quantistico resistente agli errori dedicato a Ettore Majorana
Grazie a questa tecnologia, Majorana 1 è in grado di ospitare speciali particelle chiamate ‘fermioni di Majorana‘, le cui proprietà immutabili permettono di risolvere l’annoso problema dell’instabilità dei qubit, ovvero il fatto di cadere dal loro stato 0 e 1 a seguito di disturbi e interferenze, perdendo le caratteristiche uniche di stato quantico.
Piccola premessa. A differenza dei computer tradizionali, che utilizzano i bit per memorizzare e elaborare le informazioni (rappresentando valori di zero o uno) i computer quantistici impiegano i qubit. Questi ultimi possono assumere i valori di zero, uno e diverse combinazioni di essi grazie al “principio di sovrapposizione”, una delle leggi fondamentali della meccanica quantistica. In teoria, i qubit permetterebbero di risolvere problemi complessi che richiederebbero anni di calcoli in pochi minuti, ma il successo dipende dalla capacità del dispositivo quantistico di minimizzare gli errori.
Come precisa Wired, gli stati quantistici dei qubit sono entità estremamente sensibili alle interferenze ambientali, perché introducono “inevitabilmente” una certa probabilità di errore, che può amplificarsi nello svolgimento dei calcoli e portare a un risultato completamente sbagliato.
Invece, i fermioni di Majorana sono intrinsecamente protetti da errori e degradazioni, garantendo maggiore affidabilità al calcolo quantistico.
Nuovi obiettivi (e sfide) all’orizzonte
L’introduzione di Majorana 1 ha attirato l’attenzione delle agenzie governative statunitensi, tra cui la DARPA, che sta valutando il potenziale dei superconduttori topologici per accelerare la commercializzazione di sistemi quantistici avanzati. Riferisce Wired, l’innovazione di Microsoft l’avrebbe convinta a selezionarla “in un programma volto a costruire un prototipo di computer quantistico “fault-tolerant”, ossia resistente agli errori“.
Sebbene il Majorana 1 sia ancora in fase sperimentale, Microsoft ha un piano chiaro per il futuro. L’azienda punta a costruire un computer quantistico scalabile e resistente agli errori nei prossimi anni, con l’obiettivo di risolvere problemi reali in settori come la chimica, l’energia e la scienza dei materiali. Le potenziali applicazioni includono lo sviluppo di materiali auto-riparanti per infrastrutture, nuove tecnologie per l’agricoltura sostenibile e la progettazione di sostanze chimiche più sicure ed efficienti.
Microsoft non è l’unica azienda impegnata nella ricerca sui computer quantistici. Lo scorso dicembre, Google ha presentato il chip quantistico Willow, in grado di risolvere in meno di cinque minuti un calcolo che un supercomputer tradizionale impiegherebbe oltre 10 settilioni di anni a completare. Tuttavia, l’approccio di Microsoft, basato sui qubit topologici, potrebbe rappresentare una soluzione più scalabile e meno soggetta a errori rispetto alle tecnologie concorrenti. Se Majorana 1 riuscirà a mantenere le promesse, potrebbe segnare una svolta epocale nel mondo del quantum computing.
