Microsoft presenta il suo innovativo chip quantistico ispirato al fisico Majorana

Microsoft ha recentemente compiuto un significativo passo avanti nel calcolo quantistico, presentando il suo nuovo chip chiamato Majorana 1. Questo dispositivo, concepito sulla base di materiali noti come superconduttori topologici, è un omaggio al fisico italiano Ettore Majorana, la cui ricerca pionieristica ha avuto un impatto duraturo sulla fisica quantistica. La pubblicazione della scoperta, avvenuta sulla piattaforma arXiv e sulla rivista scientifica Nature, segna un’importante tappa nella realizzazione di computer quantistici compatti ed efficienti.

Il chip Majorana 1 e le sue caratteristiche innovative

Il chip Majorana 1, nonostante le sue dimensioni contenute, può contenere milioni di qubit, le unità fondamentali di informazione quantistica. Utilizzando arseniuro di indio al posto del tradizionale silicio, il chip sfrutta le proprietà uniche di questo materiale, ampiamente impiegato in strumenti come i rilevatori a infrarossi. Quando sottoposto a temperature estremamente basse, l’arseniuro di indio raggiunge la superconduttività, dando vita a uno stato della materia completamente nuovo: lo stato topologico. Questo stato presenta caratteristiche straordinarie, poiché le sue proprietà rimangono inalterate anche in presenza di deformazioni o alterazioni, rendendolo particolarmente adatto per la costruzione di computer quantistici.

Fermioni di Majorana e stabilità dei qubit

Uno degli aspetti più innovativi del chip Majorana 1 è la sua capacità di ospitare particelle chiamate fermioni di Majorana, in grado di condurre l’elettricità. Queste particelle, grazie alla loro stabilità intrinseca, risolvono uno dei problemi principali nella realizzazione di computer quantistici: l’instabilità dei qubit. Infatti, i qubit tradizionali sono suscettibili a disturbi e interferenze, che possono farli perdere il loro stato quantistico desiderato. I vantaggi dei fermioni di Majorana includono:

1. Maggiore stabilità degli stati quantistici.
2. Resistenza agli errori e alle fluttuazioni.
3. Potenziale per qubit più affidabili e scalabili.

Le implicazioni di questa scoperta non sono sfuggite a importanti agenzie statunitensi, come la Darpa, che ha mostrato interesse nel condurre studi approfonditi per comprendere se i superconduttori topologici possano portare a sistemi quantistici commerciali più rapidamente.

La corsa al calcolo quantistico

Questa innovazione avviene in un contesto di crescente competizione nel settore del calcolo quantistico. Solo lo scorso dicembre, Google aveva presentato il chip quantistico Willow, capace di eseguire calcoli in meno di cinque minuti che richiederebbero a un supercomputer classico 10 settilioni di anni, superando di gran lunga l’età dell’universo. Tali sviluppi evidenziano l’accelerazione della ricerca nel campo del calcolo quantistico e la corsa tra le principali aziende tecnologiche per raggiungere traguardi sempre più ambiziosi.

Il contributo di Ettore Majorana, le cui ricerche si sono concentrate su questioni fondamentali della meccanica quantistica e della teoria dei fermioni, è oggi più rilevante che mai. La creazione di chip quantistici come il Majorana 1 rappresenta un passo fondamentale verso l’era del calcolo quantistico pratico, con potenziali applicazioni che spaziano dalla crittografia alla simulazione di sistemi complessi, fino alla scoperta di nuovi materiali e farmaci.

Con l’emergere di questi nuovi dispositivi, l’interesse del settore privato e pubblico per il calcolo quantistico è destinato ad aumentare, aprendo la strada a collaborazioni internazionali e investimenti significativi. Le prossime scoperte nel campo continueranno a ridefinire i confini della scienza e della tecnologia, ponendo nuove sfide e opportunità per i ricercatori e per l’industria.