Majorana 1, il chip quantistico da milioni di qubit di Microsoft dedicato al fisico italiano (video)
L’annuncio di Microsoft: “Abbiamo creato un nuovo tipo di qubit”
Microsoft ha annunciato Majorana 1, il primo chip quantistico al mondo basato su un’architettura chiamata Topological Core, che potrebbe rappresentare un passo decisivo in avanti verso computer quantistici realmente utilizzabili su scala industriale.
Il processore sfrutta un materiale innovativo, il superconduttore topologico, che consente di ridurre gli errori e migliorare la stabilità dei qubit.
“Abbiamo fatto un passo indietro e ci siamo chiesti quali proprietà dovesse avere il transistor per l’era quantistica – ha spiegtoa Chetan Nayak, technical fellow di Microsoft – ed è proprio così che siamo arrivati alla particolare combinazione, che realizza un nuovo tipo di qubit“.
Microsoft ha annunciato nell’articolo di presentazione che “Majorana 1 può contenere milioni di qubit e sta nel palmo di una mano”.
Secondo quanto riportato su arXiv e sulla rivista Nature, i qubit topologici sono più piccoli, più veloci e più stabili di quelli tradizionali, oltre che più resistenti ai vari errori che affliggono l’attuale quantum computing.
Che cos’è Majorana 1
I computer quantistici superano i tradizionali elaboratori perché utilizzano i qubit, capaci di esistere in più stati contemporaneamente, garantendo una potenza di calcolo inimmaginabile per i computer classici. Tuttavia, la fragilità dei qubit ha finora ostacolato il progresso della tecnologia.
Majorana 1 introduce un nuovo approccio basato su un materiale speciale, l’arseniuro di indio, che a temperature estremamente basse diventa un superconduttore topologico. Questo ambiente permette la formazione di fermioni di Majorana, particelle teorizzate dal fisico teorico italiano Ettore Majorana quasi un secolo fa (da cui prende il nome il chip di Microsoft).
Queste entità, che sono contemporaneamente particella e antiparticella, proteggono i qubit dagli errori, rendendoli più stabili e affidabili.
Possibili applicazioni
Per avere un impatto industriale, un computer quantistico deve operare con milioni di qubit, un traguardo ancora lontano per le tecnologie attuali. Microsoft sostiene che l’architettura topologica di Majorana 1 rappresenti la chiave per raggiungere questo obiettivo, aprendo la strada a progressi in settori strategici come:
- chimica e biologia: scoperta di nuovi farmaci e miglioramento delle rese agricole;
- materiali avanzati: sviluppo di materiali autoriparanti per l’industria e la medicina;
- ambiente: progettazione di catalizzatori per ridurre l’inquinamento e abbattere le microplastiche.
L’importanza di questa scoperta ha attirato l’attenzione del DARPA, l’agenzia del Dipartimento della Difesa USA, che ha selezionato Microsoft per il programma US2QC, finalizzato alla costruzione del primo computer quantistico realmente utile su scala industriale.
Il futuro del quantum computing
Majorana 1 potrebbe quindi rappresentare un salto di qualità nella ricerca sui computer quantistici: un chip compatto, ma con la potenzialità di contenere milioni di qubit in un palmo di mano, aprendo la strada a sistemi più accessibili e col tempo commerciabili.
Come ha dichiarato Matthias Troyer, technical fellow di Microsoft: “Il computer quantistico insegnerà all’AI il linguaggio della natura, permettendo di progettare tutto in modo perfetto fin dall’inizio.”
Lo scorso dicembre, Google aveva svelato il chip quantistico Willow, capace di rispondere in meno di cinque minuti ad un calcolo che avrebbe richiesto ad un supercomputer odierno 10 settilioni di anni, più dell’età dell’universo.
Il quantum computing è una tecnologia rivoluzionaria che sfrutta le leggi della meccanica quantistica per elaborare dati in modo esponenzialmente più efficiente rispetto ai computer tradizionali. Mentre un computer classico utilizza bit (0 o 1), i computer quantistici impiegano qubit, che possono esistere in più stati contemporaneamente grazie alla sovrapposizione quantistica.
Questa caratteristica permette, in teoria, di eseguire calcoli complessi e operazioni parallele con una potenza di calcolo potenzialmente in grado di gestire milioni di qubit. Tuttavia, la tecnologia è ancora in fase sperimentale, poiché i qubit sono estremamente fragili e suscettibili agli errori.
Una tecnologia che potrebbe trasformare interi settori strategici per la nostra economia, favorendo innovazioni che oggi sono ancora in fase sperimentale e accelerando sensibilmente il loro sviluppo.
Diverse le potenziali applicazioni oggi in fase di studio e sviluppo in alcuni campi di particolare interesse industriale e tecnologico: chimica e farmacologia (permette la simulazione di reazioni molecolari complesse, accelerando la scoperta di nuovi farmaci e materiali innovativi), intelligenza artificiale (la possibilità di gestire migliaia di operazioni contemporaneamente, può potenziare algoritmi di machine learning e ottimizzare processi decisionali), logistica, simulazione di sistemi complessi (dalla modellazione climatica al comportamento dei mercati finanziari, i computer quantistici offrono una precisione senza precedenti), sicurezza informatica (innova la crittografia, sia migliorando i sistemi di sicurezza che proponendo nuove sfide per la protezione dei dati).
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