Majorana 1 è una svolta nel mondo del quantum computing, una vera e propria rivoluzione. Questo è quanto afferma Microsoft nel suo comunicato stampa ufficiale relativo a uno degli annunci più importanti nella storia dell’azienda, potremmo dire anche della storia del computing moderno.
Microsoft Majorana 1 infatti è il primo processore quantistico al mondo basato su qubit topologici; ora cercheremo di capire in modo semplice cosa significa, ma si tratta senza dubbio di un’innovazione importante che dovrebbe permettere di dare una svolta nel mondo del quantum computing, più precisamente di accorciare sostanzialmente i tempi nella realizzazione di computer quantistici di nuova generazione, abbattendo l’arco temporale da decenni ad anni.
Ma vediamo di cosa si tratta e come è arrivata Microsoft a questo traguardo.
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Microsoft Majorana 1: cos’è e cosa permetterà di fare
Alla base della rivoluzione di Majorana 1 ci sono i superconduttori topologici, una nuova classe di materiali che permette di raggiungere uno stato della materia mai osservato prima, aprendo così nuove possibilità per l’ingegneria e la scienza. Questa nuova classe di superconduttori topologici, sviluppati da Microsoft, può assumere uno stato che non è 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 vengono 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 a quanto pare Microsoft è riuscita a crearle e controllarle su richiesta, rendendole il fondamento dei suoi qubit topologici.
Majorana 1 sfrutta proprio questi superconduttori topologici, permettendo di realizzare un’architettura completamente nuova per sistemi quantistici di prossima generazione. Stando a quanto dichiara Microsoft, questo tipo di chip è in grado di ospitare fino a 1 milione di qubit su un singolo processore, il tutto però con dimensioni molto contenute, tanto da stare sul palmo di una mano.
Com’è fatto Majorana 1
Andando un po’ più nello specifico, l’approccio utilizzato da Microsoft con Majorana 1 permette secondo il produttore di semplificare il controllo sul chip, riducendo sensibilmente anche il numero di qubit fisici necessari per effettuare calcoli affidabili; un vantaggio di non poco conto che sicuramente può accelerare l’applicazione di questa architettura su larga scala.
Con l’ingresso in campo di questo nuovo stato “topologico”, Microsoft ha rivisto in modo importante la realizzazione del suo chip quantistico rispetto a quelli finora conosciuti. Majorana 1 prevede infatti un nucleo topologico con solo 8 qubit topologici; questi ultimi risultano molto più piccoli, stabili e veloci dei qubit tradizionali, arrivando a occupare solo 1/100 di millimetro.
Se avete qualche nozione sui chip quantistici, saprete bene che i qubit sono molto sensibili e facilmente influenzabili dall’ambiente esterno, decisivo se guardiamo all’affidabilità. I qubit topologici di Microsoft sono invece più resistenti e stabili proprio per via della loro struttura topologica e soprattutto perché sono controllati digitalmente con impulsi elettrici, risolvendo uno dei problemi dei segnali analogici su configurazioni ad alto numero di qubit, ovvero la complessità nella gestione e nel monitoraggio/affidabilità.
In questo modo, Majorana 1 permetterà di creare sistemi quantistici più affidabili e con una correzione degli errori molto più efficiente ed economica rispetto a oggi. La tecnologia di Microsoft è stata già validata da fonti autorevoli del panorama scientifico, inoltre la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) ha selezionato Microsoft per la fase finale del programma US2QC per sviluppare il primo computer quantistico tollerante agli errori su scala industriale (questo vuol dire tanto).
Un computer quantistico da un milione di qubit sulla carta è a dir poco straordinario, potrebbe aprire nuove strade per la ricerca, rivoluzionando anche settori come la chimica, la scienza dei materiali e l’agricoltura.
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