Microsoft apresenta chip quântico Majorana 1, com arquitetura inédita

A Microsoft anunciou nesta quarta-feira (19/02) a criação do Majorana 1, seu primeiro processador quântico com a arquitetura de qubits topológicos, desenvolvida pela própria empresa. A empresa afirma que, com este novo método, um pequeno chip é capaz de ter cerca de um milhão de qubits e funcionar com mais estabilidade.

Segundo a companhia, isto foi possível ao conseguir controlar um novo tipo de material, chamado topocondutor, capaz de observar e controlar um tipo de partícula subatômica conhecido como partícula de Majorana.

Como quase tudo que envolve computação quântica, a explicação para os avanços do Majorana 1 envolvem muita ciência, mas vamos tentar explicar.

O que é um topocondutor?

Segundo a Microsoft, topocondutor é uma categoria de materiais capaz de criar um novo estado da matéria: o estado topológico, que não é sólido, nem líquido, nem gasoso. A empresa chegou a este material usando um pequeno fio de arseneto de índio (um material semicondutor) e alumínio em uma temperatura próxima ao zero absoluto (condição em que ele se torna supercondutor).

Com este tipo de material, é possível criar partículas de Majorana. Este tipo de partícula subatômica era apenas teórico até algum tempo atrás, mas a Microsoft afirma ter sido capaz de criá-la e controlá-la nos últimos anos.

O que muda com o topocondutor?

Ao conseguir criar e controlar partículas de Majorana, os topocondutores conseguem lidar com qubits muito mais confiáveis, segundo a Microsoft.

Vamos por partes: qubit é o equivalente quântico para a bit da computação tradicional. Um qubit pode ter três estados: além do 0 e 1 tradicionais, ele pode ter 0 e 1 sobrepostos. É esta possibilidade extra que transforma a computação quântica algo tão poderoso.

O problema é que qubits podem não ser confiáveis, já que é difícil medir em qual estado eles estão.

Segundo a Microsoft, isso muda com as partículas de Majorana. Elas são partículas que podem conter sua própria antipartícula. Isso significa que duas partículas podem se anular e sumir, ou podem coexistir.

Em supercondutores tradicionais, os elétrons se movem em pares, e elétrons soltos são detectados pela presença de energia extra. No topocondutor, o elétron solto fica escondido entre um par de partículas de Majorana.

Como ele fica escondido, é mais difícil de medi-lo. O que parece ser um problema, porém, é o que a Microsoft aponta como vantagem: as medições podem ser mais robustas e confiáveis. A empresa diz conseguir diferenciar entre 1.000.000.000 (um bilhão) elétrons e 1.000.000.001 (um bilhão e um) elétrons.

Além do anúncio, a Microsoft também publicou um artigo na revista Nature com as descobertas de seus cientistas. Pesquisadores independentes ouvidos pela MIT Technology Review oscilaram entre o ceticismo e o otimismo sobre os resultados divulgados. A dificuldade para reproduzir os resultados é um dos questionamentos.

Na prática, o que isso tudo significa?

Os qubits topográficos são, segundo a Microsoft, consideravelmente menores que os qubits de outras abordagens da computação quântica. Isso acontece porque a empresa afirma ter sido capaz de desenvolver um método de medição mais próximo de um interruptor, ao contrário de tentar “sintonizar” cada qubit.

Com qubits menores, é possível aumentar o número deles em um chip. A companhia diz que, com a tecnologia, um chip pode ter até um milhão de qubits e ainda assim caber na palma da mão.

Foco em pode ter: como observa o Ars Technica, o Majorana 1 apresentado hoje tem só oito qubits. Para efeito de comparação, o Willow, apresentado pelo Google em dezembro de 2024, tem 105 qubits.

No cronograma disponibilizado pela Microsoft em 2023, são seis passos até um supercomputador quântico. O Majorana 1 é apenas o segundo passo.

As promessas, como se sabe, são as mesmas que ouvimos há algumas décadas para a computação quântica: permitir cálculos e simulações complexas, que poderiam ser aplicadas para desenvolver novos materiais ou criar novos medicamentos, por exemplo.

Aparentemente, ainda vai levar algum tempo até chegar lá, mas um passo importante foi dado.

Com informações do Ars Technica e MIT Technology Review

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