Microsoft desenvolve chip quântico topológico inédito com base em partículas de Majorana
A Microsoft anunciou um marco sem precedentes na corrida pela computação quântica: o desenvolvimento do Majorana 1, o primeiro chip quântico fundamentado em partículas de Majorana e manteúdo por uma arquitetura de Núcleo Topológico. A novidade foi apresentada junto a uma publicação científica revisada pela Nature, validando os resultados obtidos.
Dissemelhante das abordagens anteriores que dependem de qubits frágeis e suscetíveis a falhas, o novo chip da Microsoft representa uma viradela de paradigma. Ele é manteúdo pelo primeiro topocondutor do mundo – um tipo de supercondutor topológico que pode controlar partículas Majorana para erigir qubits mais estáveis, escaláveis e operáveis digitalmente.
Segundo a empresa, essa inovação poderá estugar a chegada de computadores quânticos com um milhão de qubits, capazes de resolver problemas considerados impossíveis para máquinas clássicas – e isso em anos, não em décadas.
O que são partículas de Majorana e por que elas são importantes?
As partículas de Majorana, teorizadas pelo físico Ettore Majorana em 1937, são entidades quânticas exóticas que são suas próprias antipartículas. Embora nunca tenham sido observadas na natureza de forma inabalável, cientistas já conseguiam induzir sua existência em condições altamente controladas, combinando supercondutividade e campos magnéticos.
O progresso da Microsoft está em ter conseguido não somente produzir e controlar essas partículas, mas integrá-las em um chip quântico funcional, medindo seu comportamento com altíssima precisão. Isso foi verosímil graças a uma novidade rima de materiais construída corpúsculo por corpúsculo, combinando arseneto de índio com alumínio e outras estruturas nanoscópicas.
O resultado é um qubit topológico com resistência a falhas embutida no próprio design do hardware — o que representa um salto colossal frente aos qubits atuais, que exigem correção de erro regular e controle analógico quebrável.
Uma chip quântico pensado para escalar até 1 milhão de qubits
Para a Microsoft, qualquer tentativa séria de computação quântica precisa ter um caminho realista para escalar até um milhão de qubits. Unicamente assim será verosímil enfrentar os problemas complexos que envolvem química, física, biologia, clima e materiais avançados.
A arquitetura usada no chip quântico Majorana 1 permite não somente o empilhamento de milhares de qubits em um único chip, mas também seu controle do dedo — alguma coisa que reduz drasticamente a dificuldade de operação. Os qubits podem ser ativados ou desativados por impulsos elétricos simples, semelhantes a interruptores de luz, dispensando ajustes individuais para cada unidade.
Outrossim, seu design compacto permite que o chip caiba na palma da mão, o que o torna adequado para ser integrado a datacenters do Azure, a plataforma em nuvem da Microsoft. Essa é uma grande vantagem em verificação com arquiteturas atuais, que exigem sistemas enormes e caros para manter a segurança dos qubits.
Um computador quântico que resolve o que os clássicos não conseguem
Segundo a Microsoft, a novidade geração de computadores quânticos poderá resolver questões industriais, científicas e ambientais que são intransponíveis hoje. Alguns exemplos incluem:
- Dissolver microplásticos em materiais inofensivos ou recicláveis;
- Fabricar materiais autorreparáveis para construção social, saúde e indústria;
- Desenvolver catalisadores personalizados para estugar reações químicas;
- Explorar enzimas agrícolas para aumentar a fertilidade do solo e combater a penúria;
- Projetar novos compostos químicos e medicamentos com precisão atômica;
- Reduzir drasticamente o tempo e o dispêndio do desenvolvimento de produtos.
Outrossim, a combinação da computação quântica com a lucidez sintético permitirá que pesquisadores descrevam problemas em linguagem procedente e recebam porquê resposta soluções exatas, desenhadas qubit por qubit.
Topocondutores: o “transistor” da era dos chips quânticos
Chetan Nayak, membro técnico da Microsoft, comparou os topocondutores à revolução dos semicondutores do século pretérito. Assim porquê os transistores viabilizaram a era do dedo, esses novos materiais quânticos poderão inaugurar uma era em que computadores são desenhados para resolver problemas antes impossíveis com velocidade, precisão e confiabilidade.
O topocondutor criado pela empresa não é um sólido, líquido ou gás — mas sim um estado topológico da material, onde a informação é protegida contra perturbações externas. Essa particularidade é precípuo para manter os qubits operando por tempo suficiente para realizar trilhões de operações.
O projeto quântico da Microsoft chamou a atenção da DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), uma das agências mais influentes em pesquisa e segurança dos Estados Unidos. A empresa foi selecionada para a tempo final do programa US2QC, que procura desenvolver um computador quântico tolerante a falhas em graduação utilitária.
Segundo Matthias Troyer, outro pesquisador sênior da Microsoft, o objetivo desde o início foi erigir um computador com impacto mercantil, não somente conceitual. A empresa também colabora com parceiros porquê a Quantinuum e a Atom Computing, avançando com qubits de diferentes tipos enquanto finaliza a novidade geração de máquinas com arquitetura própria.
O desenvolvimento do Majorana 1 exigiu engenharia de materiais no limite da precisão. Cada classe da rima foi projetada para minimizar defeitos que poderiam comprometer a segurança quântica. Segundo Krysta Svore, da equipe técnica da Microsoft, qualquer imperfeição poderia destruir o qubit.
“Estamos literalmente pulverizando os materiais corpúsculo por corpúsculo. Esses materiais precisam se alinhar perfeitamente”, explicou Svore. “Ironicamente, é por isso que precisamos de um computador quântico — para entender e prever esses mesmos materiais com mais precisão.”
O horizonte próximo: computação quântica em graduação mercantil
A Microsoft afirma que, com esse novo chip, está mais próxima do sonho de produzir um computador quântico de uso prático, escalável, confiável e integrado com lucidez sintético e computação clássica. Em vez de um horizonte distante de 20 ou 30 anos, a empresa trabalha com metas de implementação em poucos anos.
A teoria é que qualquer pessoa ou empresa, em um horizonte próximo, possa acessar esse poder computacional via nuvem, por meio do Azure Quantum — o que democratizaria o uso de qubits em aplicações reais, desde a ciência dos materiais até o desenvolvimento sustentável global.
Manancial: Blog Solene da Microsoft
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