"La maggior parte di noi è cresciuta imparando che ci sono tre tipi principali di materia che contano: solida, liquida e gassosa. Oggi, questo è cambiato.Dopo una ricerca durata quasi 20 anni, abbiamo creato uno stato della materia completamente nuovo, reso possibile da una nuova classe di materiali, i topoconduttori, che consentono un balzo in avanti fondamentale nell'informatica.La nuova materia alimenta Majorana 1, la prima unità di elaborazione quantistica costruita su un nucleo topologico. Riteniamo che questa svolta ci consentirà di creare un computer quantistico realmente  significativo non in decenni, come alcuni hanno previsto, ma in anni. I qubit creati con i topoconduttori sono più veloci, più affidabili e più piccoli. Sono pari a 1/100 di millimetro, il che significa che ora abbiamo la strada libera per arrivare a un processore da un milione di qubit. Immaginate un chip che sta nel palmo della vostra mano ma che è in grado di risolvere problemi che neanche tutti i computer della Terra oggi messi insieme riuscirebbero a risolvere!A volte i ricercatori devono lavorare per decenni su qualcosa per rendere possibili i progressi. Per avere un grande impatto sul mondo ci vogliono pazienza e perseveranza. E sono felice che in Microsoft abbiamo l'opportunità di fare proprio questo. Questo è il nostro obiettivo: quando aumenta la produttività, le economie crescono più rapidamente, con benefici per ogni settore e ogni angolo del mondo. Non si tratta di esaltare la tecnologia; si tratta di creare una tecnologia che sia davvero utile al mondo".

Così l'a.d. di Microsoft Satya Nadella, nei giorni scorsi, ha commentato l'annuncio di Majorana 1, un passo in avanti verso il quantum computing scalabile.

Majorana 1 è il primo chip quantistico al mondo basato su una rivoluzionaria architettura chiamata Topological Core. Questo chip innovativo promette di accelerare notevolmente lo sviluppo di computer quantistici in grado di risolvere problemi complessi su scala industriale, riducendone i tempi di realizzazione da decenni a pochi anni. Grazie all'utilizzo di un nuovo materiale, il topoconduttore, Microsoft è riuscita a creare qubit più affidabili e scalabili, aprendo la strada a macchine quantistiche capaci di ospitare fino a un milione di qubit su un singolo chip delle dimensioni del palmo di una mano.

L'architettura Topological Core rappresenta una svolta nel campo del quantum computing. A differenza delle architetture tradizionali, che si basano su qubit fragili e soggetti a errori, il Topological Core sfrutta le proprietà uniche delle particelle di Majorana. Queste particelle, osservate e controllate per la prima volta grazie al topoconduttore, consentono di creare qubit più stabili e meno suscettibili alle interferenze esterne. Come ha spiegato Chetan Nayak, technical fellow di Microsoft, "abbiamo inventato il transistor per l'era quantistica", sottolineando l'importanza di questa innovazione.

Il topoconduttore, o superconduttore topologico, è un materiale rivoluzionario che permette di creare una materia completamente nuova, non solida, liquida o gassosa, ma uno stato topologico. Questo stato è fondamentale per proteggere le informazioni quantistiche dagli errori, rendendo i qubit più robusti. La realizzazione di questo materiale, composto da arseniuro di indio e alluminio, ha richiesto anni di ricerca e sviluppo, culminando in un articolo pubblicato su Nature. Il documento descrive come i ricercatori Microsoft siano riusciti a misurare con precisione le proprietà quantistiche esotiche del qubit topologico, un passo essenziale per un suo utilizzo pratico.

Uno dei principali ostacoli nel quantum computing è la scalabilità. I computer quantistici attuali sono limitati a un numero ristretto di qubit, insufficiente per affrontare problemi industriali complessi. Majorana 1, grazie alla sua architettura, offre un percorso chiaro per integrare un milione di qubit su un singolo chip. Questa scalabilità è essenziale per applicazioni transformative, come la scomposizione delle microplastiche in sottoprodotti innocui o la creazione di materiali auto-riparanti per l'edilizia, la produzione o l'assistenza sanitaria.

Inoltre, il chip incorpora la resistenza agli errori a livello hardware, garantendo una maggiore affidabilità. "Qualunque cosa tu stia facendo nello spazio quantistico deve avere un percorso verso un milione di qubit. In caso contrario, ti troverai di fronte a un muro", ha affermato Nayak.

Un'altra innovazione cruciale è il nuovo approccio di misurazione che consente il controllo digitale dei qubit. A differenza dei metodi analogici tradizionali, che richiedono una regolazione fine per ogni qubit, questo sistema permette di attivare e disattivare le misurazioni con impulsi di tensione, simili a un interruttore. Questo semplifica notevolmente il processo di calcolo quantistico e riduce i requisiti fisici per costruire macchine scalabili. Le applicazioni commercialmente rilevanti richiederanno anche trilioni di operazioni su un milione di qubit, un obiettivo che sarebbe proibitivo con gli approcci attuali.

Il successo di Microsoft non è passato inosservato. L'azienda è stata inclusa nel programma US2QC della DARPA, che mira a valutare se le tecnologie quantistiche innovative possano accelerare la realizzazione di sistemi commercialmente rilevanti. Microsoft è una delle due aziende invitate alla fase finale di questo programma, a testimonianza del potenziale della sua tecnologia. Inoltre, Microsoft ha stretto partnership con aziende come Quantinuum e Atom Computing per sviluppare ulteriormente le competenze quantistiche e creare applicazioni ibride, integrando intelligenza artificiale e quantum computing.

Il raggiungimento di un milione di qubit è considerato la soglia per sbloccare il pieno potenziale del quantum computing. Con Majorana 1, Microsoft ha dimostrato che questo obiettivo è a portata di mano. Le applicazioni future sono vaste e includono:

  • La risoluzione di problemi chimici complessi, come la comprensione della corrosione dei materiali.
  • La progettazione di catalizzatori universali per scomporre le microplastiche o affrontare l'inquinamento da carbonio.
  • L'ottimizzazione degli enzimi per migliorare la fertilità del suolo o promuovere una crescita sostenibile degli alimenti in climi rigidi.

Come ha affermato Matthias Troyer, technical fellow di Microsoft, "il computer quantistico insegna all'IA il linguaggio della natura", aprendo la porta a innovazioni che oggi sembrano impossibili. La combinazione di quantum computing e intelligenza artificiale potrebbe consentire di progettare materiali o molecole semplicemente descrivendone le proprietà desiderate, ottenendo una risposta immediata senza anni di tentativi ed errori.

L'annuncio di Majorana 1 segna un momento storico nel campo del quantum computing. Grazie a un'architettura innovativa, a un nuovo stato della materia e a un approccio rivoluzionario al controllo dei qubit, Microsoft ha posto le basi per computer quantistici scalabili e affidabili. Sebbene rimangano sfide ingegneristiche da superare, il percorso verso un milione di qubit è ora più chiaro che mai. Con questa tecnologia, il futuro del quantum computing non è più una questione di decenni, ma di anni, promettendo di trasformare settori industriali e affrontare alcune delle sfide più urgenti dell'umanità.