Il CEO di Microsoft annuncia nuovi topoconduttori "dello stato della materia" nella svolta del calcolo quantistico

Il CEO di Microsoft, Satya Nadella, ha appena dichiarato che la sua azienda ha scoperto un nuovo "stato della materia", che ha utilizzato per creare il chip quantistico Majorana 1. L'azienda tecnologica ha presentato il nuovo chip il 19 febbraio 2025, evidenziando un significativo progresso nella tecnologia del calcolo quantistico.

Il Majorana 1 è il primo chip quantistico al mondo ed è basato su una nuova architettura Topological Core che, secondo Microsoft, avvicinerà il mondo alla creazione di computer quantistici in grado di risolvere problemi significativi su scala industriale in pochi anni anziché in decenni.

Microsoft presenta il primo topoconduttore al mondo 

Microsoft potrebbe aver consolidato il suo posto nella storia creando il primo topoconduttore al mondo, un tipo di materiale rivoluzionario in grado di osservare e controllare le particelle di Majorana per produrre qubit più affidabili e scalabili, che sono i mattoni fondamentali dei computer quantistici.

Per capire cos'è un topoconduttore, torniamo indietro nel tempo, a prima dell'invenzione dei semiconduttori. All'epoca, erano necessari sensori e sistemi di controllo avanzati per alimentare smartphone, computer etronelettronici, e i semiconduttori rappresentavano la svolta di cui avevano bisogno. 

I semiconduttori sono essenzialmente il cervello dei dispositivitron, poiché la loro conduttività varia in base all'ambiente. Queste caratteristiche hanno permesso agli ingegneri di ridurre notevolmente le dimensioni dei componentitron, riducendo di conseguenza le dimensioni e i costi dei dispositivi e aumentandone al contempo la funzionalità.

Grazie alla loro invenzione, sono nate meraviglie della tecnologia come lo smartphone, computer più veloci e dispositivitron. I topoconduttori rappresentano il livello successivo: essenzialmente un aggiornamento che apre la strada allo sviluppo di sistemi quantistici in grado di scalare fino a un milione di qubit e di affrontare i problemi industriali e sociali più complessi. 

"Abbiamo fatto un passo indietro e ci siamo detti 'OK, inventiamo il transistor per l'era quantistica. Quali proprietà deve avere?'", ha affermato Chetan Nayak, tecnico Microsoft. "Ed è proprio così che siamo arrivati ​​fin qui: sono la particolare combinazione, la qualità e i dettagli importanti del nostro nuovo stack di materiali che hanno reso possibile un nuovo tipo di qubit e, in definitiva, la nostra intera architettura"

Secondo il CEO di Microsoft, Satya Nadella, ci sono voluti quasi due decenni di intensa ricerca e lavoro per creare il topoconduttore e ritiene che questa svolta porterà alla creazione di un computer quantistico significativo nel giro di anni anziché di decenni, come molti spesso prevedono. 

I qubit creati con i nuovi topoconduttori sono più veloci, più affidabili e più piccoli. Misurano 1/100 di millimetro, il che significa un percorso libero verso un processore da un milione di qubit.

"Qualunque cosa si faccia nello spazio quantistico deve avere un percorso verso un milione di qubit. In caso contrario, si incontrerà un ostacolo prima di raggiungere la scala in cui è possibile risolvere i problemi davvero importanti che ci motivano", ha detto Nayak. "Abbiamo effettivamente elaborato un percorso verso un milione"

"Immaginate un chip che sta nel palmo della vostra mano ma che è in grado di risolvere problemi che nemmeno tutti i computer sulla Terra oggi messi insieme riuscirebbero a risolvere!" ha scritto Nadella. 

Nadella ha ribadito che Microsoft si concentra sull'aumento della produttività perché ciò favorisce la crescita economica e apporta benefici a ogni settore e al mondo intero. "Non si tratta di pubblicizzare la tecnologia", ha scritto. "Si tratta di costruire tecnologie che siano realmente al servizio del mondo".

Maggiori dettagli sul topoconduttore 

Il topoconduttore, detto anche superconduttore topologico, crea uno stato della materia completamente nuovo, che non è solido, liquido o gassoso, ma uno stato topologico. Si tratta di una svolta perché può essere sfruttato per produrre un qubit migliore senza i compromessi richiesti dalle alternative esistenti. 

Secondo un nuovo articolo pubblicato mercoledì su Nature, i ricercatori Microsoft non solo sono riusciti a creare le proprietà quantistiche esotiche del qubit topologico, ma sono anche riusciti a misurarle con precisione, un passo fondamentale per l'informatica pratica.

Per renderlo possibile, hanno dovuto sviluppare nuovi materiali composti da arseniuro di indio e alluminio, molti dei quali sono stati assemblati da Microsoft atomo per atomo. Hanno dovuto indurre l'esistenza di nuove particelle quantistiche chiamate Majorana e sfruttare le loro proprietà uniche per raggiungere il livello successivo del calcolo quantistico. 

È stata prestata particolare attenzione per garantire l'affidabilità del primo Topological Core al mondo che alimenta Majorana 1, dotato di resistenza agli errori a livello hardware per renderlo più stabile.

Anche le applicazioni di importanza commerciale richiederanno migliaia di miliardi di operazioni su un milione di qubit, e ciò non è possibile con le opzioni disponibili, poiché si basano sul controllo analogico ottimizzato di ciascun qubit. 

Quest'ultima innovazione dimostra che Microsoftdi perseguire la progettazione di un qubit topologico, una sfida scientifica e ingegneristica ad alto rischio e ad alto potenziale di successo, è stata quella giusta. Oggi, l'azienda ha sviluppato un chip con otto qubit topologici progettato per essere scalabile fino a un milione.

Solo l'anno scorso la partnership tra Microsoft, Quantinuum e Atom Computing ha portato alla realizzazione del primo computer quantistico affidabile del settore.

I computer quantistici offrono importanti opportunità, soprattutto considerando la prospettiva di combinare l'intelligenza artificiale con nuovi sistemi quantistici basati su un numero maggiore di qubit affidabili. Oggi, Azure Quantum di Microsoft offre una suite di soluzioni integrate che consentono ai clienti di sfruttare l'intelligenza artificiale e le piattaforme quantistiche per promuovere la scoperta scientifica.

Si tratta di una svolta importante, ma per raggiungere il livello successivo di progresso nel calcolo quantistico sarà necessaria un'architettura quantistica in grado di fornire un milione di qubit o più e di raggiungere migliaia di miliardi di operazioni veloci e affidabili. 

Secondo Microsoft, l'invenzione del topoconduttore riduce i tempi necessari per raggiungere questo obiettivo in anni, non decenni. Una volta che i progressi tecnologici avranno violato la meccanica quantistica, gli scienziati ritengono di avere essenzialmente accesso al modello della natura, che potranno poi insegnare all'intelligenza artificiale.