Majorana 1: conheça o novo chip quântico da Microsoft que pode mudar tudo

A Microsoft anunciou nesta quarta-feira um marco significativo na área da computação quântica: o chip Majorana 1. Este é o primeiro processador quântico do mundo alimentado por qubits topológicos, construído com um material inovador chamado topocondutor.

A novidade abre caminho para computadores quânticos capazes de resolver problemas complexos em escala industrial.

O que torna o chip Majorana 1 especial?

O chip Majorana 1 utiliza um topocondutor, um material inovador que permite observar e controlar partículas de Majorana. Estas partículas são cruciais para a criação de qubits mais confiáveis e escaláveis (são basicamente os blocos de construção dos computadores quânticos).

A Microsoft compara a importância do topocondutor à invenção dos semicondutores, que possibilitaram a criação de smartphones e outros dispositivos eletrônicos. O Majorana 1 representa um avanço promissor na busca por sistemas quânticos capazes de lidar com problemas complexos em escala industrial e social.

Escalabilidade para um milhão de qubits

A arquitetura do Majorana 1 oferece um caminho claro para acomodar um milhão de qubits em um único chip — uma marca crucial para computadores quânticos oferecerem soluções transformadoras para desafios globais, como a decomposição de microplásticos ou a criação de materiais autorreparáveis.

Chetan Nayak, pesquisador técnico da Microsoft, enfatiza que todos os esforços no espaço quântico devem ter como objetivo a escalabilidade para um milhão de qubits. Sem essa escala, a capacidade de resolver problemas significativos é limitada.

Topocondutor: a chave para qubits mais estáveis

O topocondutor é um material que permite criar um estado da matéria inteiramente novo: a supercondutividade topológica. Este avanço, resultado de inovações da Microsoft no design e fabricação de dispositivos que combinam arseneto de índio e alumínio, é utilizado para produzir um qubit mais estável, rápido, pequeno e controlável digitalmente.

Este controle digital simplifica a correção de erros quânticos e torna prático o gerenciamento de muitos qubits. A abordagem tradicional utiliza sinais de controle analógico complexos, enquanto a Microsoft utiliza pulsos digitais simples para conectar e desconectar pontos quânticos.

Um artigo publicado na revista Nature descreve como os pesquisadores da Microsoft conseguiram criar as propriedades quânticas exóticas do qubit topológico e medi-las com precisão, um passo essencial para a computação quântica prática.

Aplicações promissoras

A Microsoft visualiza um futuro na qual a computação quântica, combinada com a IA, permitirá que empresas e cientistas projetem produtos e soluções de forma mais eficiente, reduzindo anos de tentativa e erro e com potencial de revolucionar diversas áreas, como:

• Ciência dos materiais: compreender e resolver problemas como a corrosão, permitindo a criação de materiais autorreparáveis.
• Meio ambiente: acelerar a busca por catalisadores para decompor poluentes como microplásticos e desenvolver alternativas não tóxicas.
• Saúde e agricultura: otimizar o uso de enzimas, abrindo caminho para avanços no tratamento de doenças e na produção de alimentos.

Superando desafios

A criação do Majorana 1 exigiu superar desafios significativos. A equipe da Microsoft desenvolveu uma nova pilha de materiais, incluindo arseneto de índio e alumínio, para atrair partículas de Majorana e aproveitar suas propriedades únicas.

O primeiro núcleo topológico do mundo, presente no Majorana 1, é mais confiável, incorporando resistência a erros no nível do hardware. Além disso, a nova abordagem de medição da equipe permite que os qubits sejam controlados digitalmente, simplificando o processo de computação quântica.

Próximos passos

A Microsoft também trabalha em uma arquitetura escalável construída em torno de um dispositivo de qubit único chamado tetron. Uma abordagem reconhecida, inclusive, pela DARPA. A agência de Defesa dos Estados Unidos selecionou a big tech para a fase final do programa US2QC, cujo objetivo é construir um computador quântico tolerante a falhas em escala.

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A empresa está confiante de que sua tecnologia e arquitetura são escaláveis e capazes de resolver problemas complexos que estão além do alcance dos supercomputadores atuais. A próxima fase envolve aprimorar os processos de fabricação e garantir que todos os elementos do sistema quântico funcionem juntos e de forma eficiente.

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