Il CEO di Microsoft annuncia nuovi topoconduttori 'stato della materia' in una svolta nel calcolo quantistico

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

Il Majorana 1 è il primo chip quantistico al mondo ed è alimentato da una nuova architettura Topological Core, che Microsoft prevede di avvicinare il mondo alla creazione di computer quantistici in grado di risolvere problemi industriali significativi in anni invece che decenni.

Microsoft introduce 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 dei computer quantistici.

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

I semiconduttori sono essenzialmente il cervello dei dispositivi elettronici e questo perché la loro conduttività cambia in base all'ambiente. Queste cose hanno permesso agli ingegneri di ridurre notevolmente le dimensioni dei componenti elettronici, riducendo di conseguenza le dimensioni e i costi dei dispositivi mentre ne aumentavano la funzionalità.

Grazie alla loro invenzione, sono nati marvel tecnologici come lo smartphone, computer più veloci e dispositivi elettronici. I topoconduttori sono il livello successivo, essenzialmente un aggiornamento che offre una via per sviluppare sistemi quantistici in grado di scalare fino a un milione di qubit e di affrontare i problemi industriali e sociali più complessi. 

«Ci siamo fermati e abbiamo detto: 'Ok, inventiamo il transistor per l'era quantistica. Quali proprietà deve avere?'» ha detto Chetan Nayak, fellow tecnico di Microsoft. «Ed è proprio così che siamo arrivati qui: è la combinazione particolare, la qualità e i dettagli importanti del nostro nuovo stack di materiali che hanno permesso un nuovo tipo di qubit e, in definitiva, l'intera architettura.»

Secondo il CEO di Microsoft, Satya Nadella, ci sono voluti quasi due decenni di ricerca intensiva e lavoro per creare il topoconduttore, e crede che questa svolta porterà alla creazione di un computer quantistico significativo in anni invece che decenni, come spesso previsto. 

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 chiaro verso un processore da un milione di qubit.

«Qualsiasi cosa tu stia facendo nello spazio quantistico deve avere un percorso verso un milione di qubit. Se non lo fa, raggiungerai un muro prima di arrivare alla scala in cui puoi risolvere i problemi davvero importanti che ci motivano», ha detto Nayak. «Abbiamo effettivamente elaborato un percorso verso un milione.»

«Immagina un chip che può stare nel palmo della tua mano ma è in grado di risolvere problemi che nemmeno tutti i computer della Terra oggi combinati potrebbero!» ha scritto Nadella. 

Nadella ha ribadito che Microsoft si concentra sull'aumento della produttività perché fa crescere le economie e beneficia ogni settore e il mondo intero in generale. «Non si tratta di fare hype sulla tecnologia», ha detto Nadella scritto. «Si tratta di costruire tecnologia che serva davvero il mondo.»

Maggiori dettagli sul topoconduttore 

Il topoconduttore, chiamato anche superconduttore topologico, crea un intero nuovo stato della materia che non è solido, liquido o gassoso, ma uno stato topologico. È 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 di Microsoft non solo sono riusciti a creare le esotiche proprietà quantistiche del qubit topologico, ma sono anche riusciti a misurarle con precisione, un passaggio cruciale per il calcolo pratico.

Per renderlo possibile, hanno dovuto svilupperà nuovi stack di materiali composti da arseniuro di indio e alluminio, gran parte dei quali Microsoft ha assemblato 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 che il primo Topological Core al mondo, che alimenta il Majorana 1, sia affidabile, presentando una resistenza agli errori a livello hardware per renderlo più stabile.

Le applicazioni commercialmente importanti richiederanno anche trilioni di operazioni su un milione di qubit, e questo non è possibile con le opzioni disponibili poiché si basano su un controllo analogico fine di ogni qubit. 

Questa ultima svolta è la prova che Microsoftla decisione presa anni fa di perseguire un design del qubit topologico, una sfida scientifica e ingegneristica ad alto rischio e alto rendimento, era quella giusta. Oggi, l'azienda ha sviluppato un chip con otto qubit topologici progettati per scalare fino a un milione.

Solo l'anno scorso, la partnership di Microsoft con Quantinuum e Atom Computing ha prodotto il primo computer quantistico affidabile del settore.

I computer quantistici offrono importanti opportunità, specialmente considerando la prospettiva di combinare l'IA con nuovi sistemi quantistici alimentati da un numero maggiore di qubit affidabili. Oggi, Azure Quantum di Microsoft offre una suite di soluzioni integrate che consentono ai clienti di sfruttare il calcolo IA e le piattaforme quantistiche per avanzare nella scoperta scientifica.

È 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 raggiungere trilioni di operazioni veloci e affidabili. 

L'invenzione del topoconduttore riduce la timeline necessaria per realizzare ciò in anni, non decenni, secondo Microsoft. Una volta che i progressi tecnologici hackeranno la meccanica quantistica, gli scienziati credono di avere essenzialmente accesso alla blueprint della natura, che possono poi insegnare all'IA.