Con un richiamo al noto fisico italiano, si chiama Majorana 1 il primo processore quantistico al mondo basato su qubit topologici e in grado di ospitare fino a 1 milione di qubit su un singolo chip
Autore: e. b.
C’è anche un pizzico di Italia nell’annuncio di metà febbraio di Microsoft, che ha svelato il primo processore quantistico al mondo basato su qubit topologici, chiamandolo Majorana 1. Il nome del chip è un omaggio al fisico italiano Ettore Majorana, che teorizzò l’esistenza di particelle note appunto come “quasiparticelle di Majorana”. Per quasi un secolo, questo tipo di particelle sono rimaste a livello di concetto teorico presente nei libri di testo, ma Microsoft è riuscita a crearle e controllarle su richiesta, rendendole il fondamento dei suoi qubit topologici.
Microsoft ha infatti annunciato di aver sviluppato i superconduttori topologici, ovvero una nuova classe di materiali capace di raggiungere 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, MZM, particelle esotiche che immagazzinano informazioni quantistiche in modo protetto.
Grazie ai superconduttori topologici, Microsoft ha potuto progettare il processore Majorana 1, che rappresenta un'architettura completamente nuova per i sistemi quantistici, dato che è in grado di ospitare fino a 1 milione di qubit su un singolo processore delle dimensioni del palmo di una mano. 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.
Non solo: basandosi sul nuovo stato della materia introdotto dai superconduttori topologici, Microsoft ha anche creato un nucleo topologico che include 8 qubit topologici. Questi qubit sono significativamente più piccoli, veloci e stabili rispetto ai qubit tradizionali, occupando 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 attraverso impulsi elettrici, eliminando la necessità di complessi segnali analogici e semplificando notevolmente la gestione di grandi quantità di qubit. Questa innovazione rende possibile un approccio al quantum computing basato su misurazioni, che non solo aumenta l'affidabilità, ma consente anche di implementare correzioni degli errori in modo più efficiente.
Questa tecnologia, si legge in una nota, è già stata validata da alcuni riconoscimenti 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, mentre la Defense Advanced Research Projects Agency degli Stati Uniti 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”, fa sapere Microsoft: potrebbe rivoluzionare settori come la chimica, la scienza dei materiali e l'agricoltura. Anche perché 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. 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, conclude la nota, è parte di un ecosistema integrato che include elettronica di controllo, software avanzati e infrastrutture di raffreddamento estremo. Progettato per integrarsi nei data center Azure, rende la potenza quantistica accessibile tramite il cloud, aprendo nuove possibilità per aziende e ricercatori.