Majorana 1: novo chip da Microsoft torna realidade teoria criada há 100 anos

O ponto central dos avanços tecnológicos do Majorana 1 está no desenvolvimento do primeiro topocondutor do mundo, quase-partícula, até então somente teórica, que permite a criação de supercondutividade topológica nas bordas do material. O topocondutor do novo chip combina arseneto de índio, um semicondutor, e alumínio, um supercondutor. Um conjunto que, quando resfriado a 50 miliKelvin (- 273,1 ºC) e sintonizado com campos magnéticos, formam nanofios supercondutores com modos de zero Majorana (MZMs) em suas extremidades.

Essa condição foi teorizada pela primeira vez pelo físico italiano Ettore Majorana em 1937, e implica em um estado de agitação exótico que faz com que essas quase-partículas (partículas criadas artificialmente por manipulações externas), se comportem como suas próprias antipartículas, ficando inertes entre si e praticamente anulando eventuais interferências por proximidade.

Até então, a maioria das QPUs atuais utilizam estruturas baseadas em supercondutores do tipo transmon, que, apesar da boa escalabilidade, são muito sensíveis a interferências. Além disso, qubits com essa tecnologia precisam ser controlados analogicamente por pulsos de micro-ondas, também mais sujeita a interferências. Já no Majorana 1, os qubits de topocondutores armazenam as informações quânticas nas “bordas” da estrutura, região quase inerte, e a capacidade de produzir e manipular MZMs permite que os chips sejam controlados digitalmente.

Como consequência direta, os processos de controle e correção de erros no Majorana 1 são muito mais fáceis e eficientes que em QPUs convencionais. Isso viabiliza o gerenciamento de um volume elevado de qubits, garantindo uma escalabilidade de até 1 milhão de quibits em um único chip. Em outras palavras, além de atingir um “novo estado da matéria” com os topocondutores, o novo chip é o primeiro passo da Microsoft para a construção do primeiro protótipo tolerante a falhas (FTP) do mundo baseado em qubits topológicos, acelerando a computação quântica em escala de utilidade.

Em termos práticos, o Majorana 1 tem potencial teórico para acelerar drasticamente a pesquisa em diversos campos acadêmicos. Na ciência de materiais, o novo chip conseguiria simular e prever propriedades de novos materiais ainda mais avançados que os próprios topocondutores, com muito mais precisão e em menos tempo que computadores quânticos atuais. Na farmacologia, também seria possível acelerar o desenvolvimento de novos medicamentos, simulando interações moleculares para prever sua eficácia.

Especificamente nos estudos em Inteligência Artificial e criptografia de dados, os computadores convencionais, mesmo os mais avançados, ainda respeitam a física newtoniana, estando cada vez mais próximos de saturar a possibilidade de miniaturização de transistores para desenvolvimento com escalabilidade. Por mais que isso não deva afetar usuários domésticos diretamente, supercomputadores desse tipo já estão gerando implicações até nas matrizes energéticas dos países que mais investem nesses campos, e migrar parte das pesquisas para computadores quânticos poderiam, alavancar os avanços tecnológicos sem sobrecarregar as infraestruturas atuais.

Naturalmente, tudo isto é somente teorizado pela equipe de pesquisadores responsáveis pelo projeto, sendo preciso aguardar alguns anos até que os primeiros resultados práticos do novo chip quântico sejam apresentados. No entanto, mesmo que o Majorana 1 entregue somente uma parte do que a Microsoft apresentou nesta quarta-feira, a computação quântica topológica terá, sim, potencial para revolucionar a ciência como um todo, impactando diretamente a sociedade.

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