A Microsoft apresentou hoje o Majorana 1, o primeiro chip quântico do mundo alimentado por uma nova arquitetura de Núcleo Topológico que, segundo a empresa, permitirá que computadores quânticos resolvam problemas significativos em escala industrial em anos, não décadas. Ele aproveita o primeiro topocondutor do mundo, um tipo inovador de material que pode observar e controlar partículas do Majorana para produzir qubits mais confiáveis e escaláveis, que são os blocos de construção dos computadores quânticos. Da mesma forma que a invenção dos semicondutores possibilitou os smartphones, computadores e eletrônicos de hoje, os topocondutores e esse novo tipo de chip permitem oferecer um caminho para desenvolver sistemas quânticos que podem escalar para um milhão de qubits e são capazes de enfrentar os problemas industriais e sociais mais complexos, de acordo com a Microsoft. “Nós demos um passo atrás e dissemos: ‘OK, vamos inventar o transistor para a era quântica. Que propriedades ele precisa ter?’”, disse Chetan Nayak, membro técnico da Microsoft. “E foi assim que chegamos aqui – é a combinação particular, a qualidade e os detalhes importantes em nossa nova pilha de materiais que permitiram um novo tipo de qubit e, em última análise, toda a nossa arquitetura.” Essa nova arquitetura usada para desenvolver o processador Majorana 1 oferece um caminho claro para acomodar um milhão de qubits em um único chip que cabe na palma da mão, de acordo com a Microsoft. Esse é um limiar necessário para que os computadores quânticos forneçam soluções transformadoras e reais – como decompor microplásticos em subprodutos inofensivos ou inventar materiais autorreparáveis para construção, manufatura ou saúde. 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. “Qualquer coisa que você esteja fazendo no espaço quântico precisa ter um caminho para um milhão de qubits. Se não tiver, você vai bater em uma parede antes de chegar à escala em que pode resolver os problemas realmente importantes que nos motivam”, disse Nayak. “Nós realmente trabalhamos em um caminho para um milhão”. 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 gás, mas um estado topológico. Isso é aproveitado para produzir um qubit mais estável, que é rápido, pequeno e pode ser controlado digitalmente, sem os compromissos exigidos pelas alternativas atuais. Um novo artigo publicado na quarta-feira pelo portal Nature descreve como os pesquisadores da Microsoft foram capazes de criar as propriedades quânticas exóticas do qubit topológico e medi-las com precisão, um passo essencial para a computação prática. Essa descoberta exigiu o desenvolvimento de uma nova pilha de materiais feita de arseneto de índio e alumínio, grande parte dos quais a Microsoft projetou e fabricou átomo por átomo. O objetivo era induzir a existência de novas partículas quânticas chamadas Majoranas e aproveitar suas propriedades únicas para alcançar o próximo horizonte da computação quântica, afirma a Microsoft. O primeiro Núcleo Topológico do mundo que alimenta o Majorana 1 é confiável por seu design, incorporando resistência a erros no nível de hardware, tornando-o mais estável. Aplicações comercialmente importantes também exigirão trilhões de operações em um milhão de qubits, o que seria proibitivo com as abordagens atuais que dependem do controle analógico fino de cada qubit. A nova abordagem de medição da equipe da Microsoft permite que os qubits sejam controlados digitalmente, redefinindo e simplificando vastamente como a computação quântica funciona. Esse progresso valida a escolha da Microsoft, feita 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 frutos. Hoje, a empresa colocou oito qubits topológicos em um chip projetado para escalar para um milhão. “Desde o início, queríamos fazer um computador quântico de impacto comercial, não apenas liderança de pensamento”, disse Matthias Troyer, membro técnico da Microsoft. “Sabíamos que precisávamos de um novo qubit. Sabíamos que tínhamos que escalar”. Essa abordagem levou a Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA, dos Estados Unidos), uma agência federal que investe em tecnologias inovadoras importantes para a segurança nacional, a incluir a Microsoft em um programa rigoroso para avaliar se tecnologias inovadoras de computação quântica poderiam construir sistemas quânticos comercialmente relevantes mais rápido do que se acreditava ser possível. A Microsoft agora é uma das duas empresas convidadas a passar para a fase final do programa Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC) da DARPA – um dos programas que compõem a maior Iniciativa de Benchmarking Quântico da DARPA – que visa entregar o primeiro computador quântico tolerante a falhas em escala utilitária da indústria, ou seja, um cuja utilidade computacional excede seus custos. ‘Ele simplesmente te dá a resposta’ Além de fabricar seu próprio hardware quântico, a Microsoft fez parceria 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 da indústria. Esses tipos de máquinas oferecem oportunidades importantes para desenvolver habilidades quânticas, construir aplicações híbridas e impulsionar novas descobertas, especialmente à medida que a IA é combinada com novos sistemas quânticos que serão alimentados por um maior número de qubits confiáveis. Hoje, o Azure Quantum oferece um conjunto de soluções integradas que permitem aos clientes aproveitar essas plataformas líderes de IA, computação de alto desempenho e quântica no Azure para avançar na descoberta científica. Mas alcançar o próximo horizonte da computação quântica exigirá uma arquitetura quântica que possa fornecer um milhão de qubits ou mais e alcançar trilhões de operações rápidas e confiáveis. O anúncio de hoje coloca esse horizonte em anos, não décadas, afirma a Microsoft. Porque podem usar a mecânica quântica para mapear matematicamente como a natureza se comporta com uma precisão incrível – desde reações químicas até interações moleculares e energias de enzimas – máquinas com um milhão de qubits devem ser capazes de resolver certos tipos de problemas em química, ciência dos materiais e outras indústrias que são impossíveis para os computadores clássicos a calcular com precisão. Acima