Traguardo significativo nel calcolo quantistico
I ricercatori di Microsoft hanno recentemente raggiunto un importante traguardo nel campo del calcolo quantistico. Hanno creato i primi qubit topologici all’interno di un dispositivo capace di memorizzare informazioni in uno stato esotico della materia. Questo sviluppo potrebbe segnare un passo decisivo verso l’avanzamento della tecnologia quantistica.
Pubblicazione e roadmap
In concomitanza con questa scoperta, il team ha pubblicato un articolo su Nature e una roadmap che delinea i futuri progressi da compiere. Il design del processore Majorana 1 è progettato per ospitare fino a un milione di qubit, un numero cruciale per raggiungere obiettivi ambiziosi nel calcolo quantistico, come:
- Decifratura di codici crittografici complessi
- Progettazione accelerata di nuovi farmaci
- Sviluppo di materiali innovativi
Competizione nel settore quantistico
Se le affermazioni di Microsoft si dimostreranno veritiere, l’azienda potrebbe superare concorrenti storici come IBM e Google, attualmente in prima linea nella corsa per la realizzazione di computer quantistici. Tuttavia, l’articolo peer-reviewed pubblicato su Nature offre solo una visione parziale delle affermazioni dei ricercatori, e la roadmap presenta ancora numerosi ostacoli da affrontare.
Domande fondamentali sul calcolo quantistico
A questo punto, è naturale porsi alcune domande fondamentali:
- Cosa si intende per qubit topologico?
- Cosa sono i qubit?
- Perché l’interesse per i computer quantistici è così elevato?
Comprendere i qubit
I qubit, o bit quantistici, rappresentano una sfida ingegneristica notevole. L’idea di computer quantistici è emersa per la prima volta negli anni ’80. A differenza di un computer tradizionale, che memorizza informazioni in bit, un computer quantistico utilizza qubit. Mentre un bit convenzionale può assumere solo i valori 0 o 1, un qubit può esistere in una sovrapposizione di stati, rappresentando simultaneamente 0 e 1.
La sfida della realizzazione pratica dei qubit
Tuttavia, la realizzazione pratica dei qubit e l’estrazione di informazioni da essi si rivelano estremamente difficili. Le interazioni con l’ambiente esterno possono compromettere i delicati stati quantistici. I ricercatori hanno esplorato diverse tecnologie, impiegando metodi come:
- Uso di atomi intrappolati in campi elettrici
- Vortici di corrente in superconduttori
Approccio innovativo di Microsoft
Microsoft ha scelto un approccio innovativo per la costruzione dei suoi qubit topologici, utilizzando particelle Majorana, teorizzate per la prima volta nel 1937 dal fisico italiano Ettore Majorana. Queste particelle esistono esclusivamente all’interno di materiali rari noti come superconduttori topologici, che richiedono un design avanzato e temperature estremamente basse per la loro realizzazione.
Funzionamento dei qubit Majorana
Il team di Microsoft ha sviluppato un sistema in cui due sottili fili, ciascuno con una particella Majorana intrappolata alle estremità, fungono da qubit. La misurazione del valore del qubit avviene attraverso l’uso di microonde, che determinano se un elettrone si trova in un filo piuttosto che nell’altro.
Perché investire nei qubit topologici
Microsoft ha deciso di investire in questa tecnologia per la capacità di intrecciare le posizioni delle particelle Majorana. Questo processo consente di misurare i qubit senza errori e di renderli resistenti alle interferenze esterne. In teoria, un computer quantistico basato su particelle Majorana potrebbe essere immune agli errori che affliggono altre architetture di qubit.
Prospettive future e sfide
Tuttavia, anche un computer quantistico basato su Majorana non sarà completamente esente da errori. Un’operazione nota come T-gate non potrà essere eseguita senza errori. Ciò significa che, sebbene il chip quantistico basato su Majorana sia quasi privo di errori, la correzione degli errori del T-gate risulta più semplice rispetto ad altre piattaforme quantistiche.
Prossimi passi per Microsoft
Microsoft intende proseguire lungo la sua roadmap, lavorando per costruire progressivamente collezioni di qubit sempre più ampie. La comunità scientifica osserverà con attenzione le prestazioni dei processori di calcolo quantistico di Microsoft e come si confrontano con quelli già affermati nel settore. Parallelamente, la ricerca sul comportamento esotico delle particelle Majorana continuerà a essere un tema di studio nelle università di tutto il mondo.
