Microsoft ha annunciato Majorana 1, un Quantum Processing Unit (QPU) che rappresenta un importante passo avanti nel percorso verso il calcolo quantistico pratico. La particolarità di questo processore risiede nell’uso di qubit topologici, una tecnologia che garantisce maggiore stabilità e riduce gli errori, grazie a un’architettura intrinsecamente protetta. Majorana 1 è progettato per scalare fino a un milione di qubit su un singolo chip, aprendo nuove prospettive per lo sviluppo di computer quantistici in grado di affrontare problemi complessi oggi irrisolvibili anche dai supercomputer più avanzati.

Il cuore di questa innovazione è costituito dai topoconduttori, una nuova classe di materiali che permette di ottenere la superconduttività topologica, uno stato della materia che fino a poco tempo fa esisteva solo in teoria. Questi materiali combinano arsenide di indio, un semiconduttore, e alluminio, un superconduttore. Una volta raffreddati vicino allo zero assoluto e sottoposti a campi magnetici, generano nanofili superconduttori topologici con Majorana Zero Modes (MZMs) alle estremità. Questi MZMs sono fondamentali perché permettono di immagazzinare informazioni quantistiche in modo più sicuro, rendendo i dati meno vulnerabili alle interferenze ambientali.

Uno degli aspetti più complessi del calcolo quantistico è la lettura affidabile delle informazioni. Microsoft ha affrontato questa sfida sviluppando una tecnica di lettura digitale basata su impulsi e microonde. Attraverso l’uso di quantum dot, dispositivi semiconduttori in grado di immagazzinare cariche elettriche, è possibile determinare lo stato quantistico dei qubit con un tasso di errore iniziale dell’1%. Questa soluzione garantisce letture precise e stabili, riducendo la complessità delle operazioni necessarie per la correzione degli errori quantistici.

Un altro elemento distintivo di Majorana 1 è la sua architettura scalabile. Microsoft ha sviluppato una roadmap chiara verso la costruzione di un computer quantistico fault-tolerant, in grado di correggere automaticamente gli errori durante l’elaborazione. Questa architettura si basa su dispositivi chiamati tetrons, costruiti a partire da coppie di nanofili topologici connessi da fili superconduttori. Il sistema permette di eseguire operazioni quantistiche complesse utilizzando semplici misurazioni digitali, semplificando notevolmente la gestione di milioni di qubit.

A rafforzare la solidità di questo percorso, Microsoft è stata selezionata dalla DARPA per la fase finale del programma US2QC (Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing). Questo riconoscimento conferma la validità dell’approccio adottato e l’ambizioso obiettivo di realizzare un prototipo fault-tolerant in pochi anni. Se raggiunto, questo traguardo potrebbe rivoluzionare diversi settori, consentendo simulazioni quantistiche avanzate per la progettazione di materiali auto-riparanti, lo sviluppo di pratiche per un’agricoltura sostenibile e la scoperta di nuovi composti chimici.

Con Majorana 1, Microsoft non si limita a un traguardo scientifico, ma segna l’inizio di una nuova fase per il calcolo quantistico, in cui la tecnologia diventa finalmente scalabile e affidabile per applicazioni reali.