A Microsoft revelou na quarta-feira (19) o Majorana 1, um chip quântico alimentado por um estado exótico da matéria que não é líquido, sólido nem gás, chamado de supercondutividade topológica.
A descoberta, detalhada na revista científica Nature, utiliza um material desenvolvido sob medida, conhecido como topocondutor, para criar e controlar partículas de Majorana, potencialmente escalando a computação quântica para resolver problemas até então impossíveis.
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Em essência, um topocondutor é um semicondutor — material que pode conduzir energia — que também atua como um supercondutor, permitindo a condução de eletricidade com mínima perda de energia, geralmente em temperaturas extremamente baixas.
Criar esse material exigiu precisão na engenharia atômica e resfriamento a 400 graus abaixo de zero, mas a Microsoft enfatizou que a complexidade e o alto custo do projeto valem a pena, considerando todos os benefícios.
“Com esse material, podemos construir uma nova arquitetura fundamental para nossos computadores quânticos, um núcleo topológico, permitindo escalar não para dezenas ou centenas de qubits em um chip, mas para milhões, tudo na palma da sua mão”, disse Krysta Svore, membro técnica da Microsoft, em um vídeo da empresa.
O projeto é o mais longo da história da Microsoft e começou no início deste século, quando Bill Gates era o CEO.
O que a Majorana resolve?
Um computador quântico com um milhão de qubits, construído com qubits controláveis sob a arquitetura Majorana, poderia resolver problemas além do alcance dos supercomputadores mais poderosos da atualidade.
Isso inclui projetar materiais autorregenerativos, criar catalisadores para decompor microplásticos, desenvolver enzimas para aumentar a produção de alimentos em climas hostis ou talvez até mesmo expor chaves privadas de Bitcoin.
“Imagine um chip que cabe na palma da sua mão, mas que é capaz de resolver problemas que nem mesmo todos os computadores da Terra juntos conseguiriam resolver hoje”, tuitou o CEO da Microsoft, Satya Nadella, logo após o anúncio. “Não se trata de exagerar a tecnologia, mas de construir tecnologia que realmente sirva ao mundo.”
As versões atuais do chip contêm oito qubits topológicos, mas a Microsoft afirma que sua arquitetura pode escalar para um milhão de qubits em um único chip do tamanho da palma da mão.
Isso quebraria as limitações atuais da computação quântica.
“Majorana é a primeira Unidade de Processamento Quântico do mundo alimentada por um núcleo topológico, projetada para escalar até um milhão de qubits em um único chip”, disse Chetan Nayak, vice-presidente corporativo da Divisão de Hardware Quântico da Microsoft.
“A Microsoft está no caminho para construir um FTP (protótipo tolerante a falhas) de um computador quântico escalável — em anos, não décadas.”
Resolvendo o problema quântico?
O chip funciona induzindo a existência das exóticas partículas de Majorana dentro de um material especializado feito de arseneto de índio e alumínio.
Quando resfriado a quase zero absoluto e ajustado com campos magnéticos, esse material entra em um estado supercondutor topológico — não sendo sólido, líquido ou gás, mas algo fundamentalmente diferente.
A Microsoft afirma que o projeto Majorana representa um avanço na redução da imprevisibilidade dos qubits, um dos principais desafios da computação quântica.
“O Majorana 1 nos permite criar um qubit topológico. Um qubit topológico é confiável, pequeno e controlável. Isso resolve o problema do ruído que causa erros nos qubits”, disse Svore. “Cada átomo desse chip é colocado de forma intencional. Ele é construído do zero, sendo totalmente um novo estado da matéria.”
Cientistas vêm se aproximando desse objetivo ao longo da última década.
Diferentemente de outras abordagens de computação quântica, os qubits topológicos da Microsoft são naturalmente protegidos contra o ruído ambiental, que normalmente interrompe os estados quânticos.
A gigante de software e tecnologia afirma que sua nova técnica de medição tem a sensibilidade necessária para detectar variações mínimas na contagem de elétrons — um fator crítico para a leitura confiável dos estados dos qubits.
A abordagem da empresa chamou a atenção da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA (DARPA), que incluiu a Microsoft em seu programa para avaliar se tecnologias quânticas inovadoras podem construir sistemas comercialmente relevantes mais rapidamente do que se pensava possível.
A Microsoft agora é uma das duas empresas convidadas para a fase final do programa Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing da DARPA.
A abordagem da empresa difere significativamente de concorrentes como Google e IBM, que usam diferentes tecnologias de qubit. A Microsoft alega que sua arquitetura simplifica os requisitos de controle ao utilizar pulsos de voltagem, como interruptores de luz, em vez de controles analógicos ajustados para cada qubit.
O chip Majorana 1 foi projetado para ser integrado a um sistema quântico que operará dentro dos data centers do Azure.
A Microsoft planeja continuar refinando a tecnologia por meio de colaborações de pesquisa antes de torná-la comercialmente disponível.
* Traduzido e editado com autorização do Decrypt.
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