Microsoft apresenta Majorana 1, chip quântico com capacidade de 1 milhão de qubits

A Microsoft apresentou o Majorana 1, o primeiro chip quântico do mundo equipado com uma nova arquitetura de núcleo topológico que, segundo a empresa, criará computadores quânticos capazes de resolver problemas significativos em escala industrial em anos, não décadas. Ele utiliza o primeiro topocondutor do mundo, um tipo inovador de material que pode observar e controlar partículas de Majorana para produzir qubits mais confiáveis ​​e escaláveis, que são os blocos de construção dos computadores quânticos.

Segundo a Microsoft, da mesma forma que a invenção dos semicondutores tornou possíveis os smartphones, computadores e eletrônicos de hoje, os topocondutores e o novo tipo de chip que eles permitem oferecem um caminho para o desenvolvimento de sistemas quânticos que podem ser dimensionados para um milhão de qubits e são capazes de lidar com os problemas industriais e sociais mais complexos.

Esta nova arquitetura usada para desenvolver o processador Majorana 1 oferece um caminho claro para encaixar um milhão de qubits em um único chip, que cabe na palma da mão. Este é um limite necessário para que os computadores quânticos forneçam soluções transformadoras do mundo real – como quebrar microplásticos em subprodutos inofensivos ou inventar materiais ​​para construção, manufatura ou assistência médica. Todos os computadores atuais do mundo operando juntos não podem fazer o que um computador quântico de um milhão de qubits será capaz de fazer.

O topocondutor, ou supercondutor topológico, é uma categoria especial de material que pode criar um estado inteiramente novo da matéria – não um sólido, líquido ou gasoso, mas um estado topológico. Isso é aproveitado para produzir um qubit mais estável que é rápido, pequeno e pode ser controlado digitalmente, sem as compensações exigidas pelas alternativas atuais. Um novo artigo publicado quarta-feira (19/2) na revista Nature descreve como os pesquisadores da Microsoft foram capazes de criar as propriedades quânticas exóticas do qubit topológico e também medi-las com precisão, uma etapa essencial para a computação prática.

O primeiro núcleo topológico do mundo que alimenta o Majorana 1 é confiável por design, incorporando resistência a erros no nível de hardware, o que o torna mais estável.

Aplicações comercialmente importantes também exigirão trilhões de operações em um milhão de qubits, o que seria proibitivo com abordagens atuais que dependem de controle analógico ajustado de cada qubit. A nova abordagem de medição da equipe da Microsoft permite que os qubits sejam controlados digitalmente, redefinindo e simplificando enormemente como a computação quântica funciona.

Esse progresso valida a escolha da Microsoft anos atrás de buscar um design de qubit topológico – um desafio científico e de engenharia de alto risco e alta recompensa que agora está dando resultado. Hoje, a empresa colocou oito qubits topológicos em um chip projetado para escalar até um milhão.

Soluções quânticas

Além de fabricar seu próprio hardware quântico, a Microsoft fez parcerias com a Quantinuum e a Atom Computing para alcançar avanços científicos e de engenharia com os qubits atuais, incluindo o anúncio no ano passado do primeiro computador quântico confiável do seto .

Esses tipos de máquinas oferecem oportunidades importantes para desenvolver habilidades quânticas, construir aplicativos híbridos e impulsionar novas descobertas, particularmente porque a IA é combinada com novos sistemas quânticos que serão alimentados por números maiores de qubits confiáveis. Hoje, o Azure Quantum oferece um conjunto de soluções integradas que permitem que os clientes aproveitem essas plataformas líderes de IA, computação de alto desempenho e quânticas no Azure para avançar na descoberta científica.

Mas atingir o próximo horizonte da computação quântica exigirá uma arquitetura quântica que possa fornecer um milhão de qubits ou mais e atingir trilhões de operações rápidas e confiáveis. O anúncio de hoje coloca esse horizonte dentro de anos, não décadas, disse a Microsoft.

Como podem usar a mecânica quântica para mapear matematicamente como a natureza se comporta com incrível precisão — de reações químicas a interações moleculares e energias enzimáticas — máquinas de milhões de qubits devem ser capazes de resolver certos tipos de problemas em química, ciência de materiais e outras indústrias que são impossíveis de serem calculados com precisão pelos computadores clássicos de hoje.

Por exemplo, eles poderiam ajudar a resolver a difícil questão química de por que os materiais sofrem corrosão ou rachaduras. Isso poderia levar a materiais autorreparadores que consertam rachaduras em pontes ou peças de avião, telas de telefone quebradas ou portas de carro arranhadas.

Como há tantos tipos de plásticos, não é possível encontrar atualmente um catalisador universal que possa quebrá-los – especialmente importante para limpar microplásticos ou lidar com a poluição de carbono. A computação quântica poderia calcular as propriedades desses catalisadores para quebrar poluentes em subprodutos valiosos ou desenvolver alternativas não tóxicas em primeiro lugar.

Enzimas, um tipo de catalisador biológico, poderiam ser aproveitadas de forma mais eficaz na área da saúde e agricultura, graças a cálculos precisos sobre seu comportamento que somente a computação quântica pode fornecer. Isso poderia levar a avanços que ajudem a erradicar a fome global: aumentando a fertilidade do solo para aumentar a produtividade ou promovendo o crescimento sustentável de alimentos em climas severos.

Acima de tudo, a computação quântica poderia permitir que engenheiros, cientistas, empresas e outros simplesmente projetassem as coisas corretamente na primeira vez – o que seria transformador para tudo, desde a assistência médica até o desenvolvimento de produtos. O poder da computação quântica, combinado com ferramentas de IA, permitiria que alguém descrevesse que tipo de novo material ou molécula deseja criar em linguagem simples e obtivesse uma resposta que funcionasse imediatamente – sem suposições ou anos de tentativa e erro.