Majorana 1: Microsoft segna una svolta nei computer quantistici?

Dopo quasi venti anni di Ricerca, Microsoft ha presentato Majorana 1, il primo processore quantistico al mondo basato su qubit topologici. Scopriamo di seguito più nel dettaglio di cosa si tratta e quali sono le dichiarazioni del colosso tecnologico americano.

Cos’è Majorana 1

Majorana 1 è il primo chip quantistico al mondo con un’architettura Topological Core.

In matematica, la topologia si riferisce alle proprietà di un sistema che rimangono invariate rispetto a trasformazioni continue. Questo implica che le proprietà del sistema non dipendono dalle caratteristiche locali del materiale (come la disposizione atomica), ma da proprietà globali e intrinseche della sua struttura matematica. Ciò significa che piccole perturbazioni locali non alterano lo stato globale del sistema, garantendo una maggiore stabilità. Majorana 1 si basa sull’utilizzo del qubit topologico, finora solo teorizzato, che avrebbe quindi il vantaggio di essere meno sensibile agli errori rispetto ai sistemi attuali, facilitando la realizzazione di sistemi quantistici su larga scala. Il nome del nuovo chip quantistico è in onore del fisico italiano Ettore Majorana, che circa cento anni fa ipotizzò l’esistenza degli Majorana Zero Modes (MZM), stati quantistici fondamentali per il funzionamento di questa nuova architettura.

Majorana 1, la ricerca di Microsoft

Nel paper pubblicato su Nature, Microsoft dimostra una misura single shot di parità dei fermioni ossia la possibilità di determinare, con un’unica misurazione, se il numero di fermioni (una classe di particelle quantistiche) in una specifica regione del sistema sia pari o dispari. Questo risultato rappresenta un requisito fondamentale per un’architettura di calcolo quantistico topologico, poiché nei qubit topologici l’informazione è codificata nella parità dei fermioni. La possibilità di misurare questa grandezza senza alterare lo stato quantistico è cruciale per la stabilità e l’affidabilità di questa architettura. Questo progresso è stato reso possibile grazie agli ingenti investimenti della Big Tech, che ha dedicato anni allo sviluppo di nuovi materiali, come i superconduttori topologici (o topoconduttori), che combinano le proprietà dei semiconduttori con quelle dei superconduttori, fondamentali per il funzionamento di questi qubit.

Tuttavia, non è chiaro se questo risultato dimostri la vera presenza di un qubit topologico, e gli esperti invitano alla cautela, sottolineando che saranno necessari ulteriori test per confermare l’efficacia e la scalabilità di questa tecnologia. Infatti, nel Peer Review file i revisori scrivono: “Il team editoriale desidera sottolineare che i risultati di questo manoscritto non rappresentano una prova della presenza di presenza di Majorana Zero Modes nei dispositivi riportati”, mentre Microsoft nel suo blog ha affermato di aver realizzato un dispositivo con un array di 8 qubit topologici. Tuttavia, il paper è stato inviato da Microsoft per la revisione il 5 marzo 2024, e pubblicato il 19 febbraio 2025, il che lascia aperta la possibilità che, nell’ultimo anno, l’azienda abbia effettivamente raggiunto questo obiettivo, pur non avendo ancora divulgato i risultati in un articolo scientifico peer-reviewed.

Inoltre, la prudenza è motivata anche dai precedenti: già nel 2018, un articolo pubblicato su Nature annunciava prove convincenti della presenza di Majorana Zero Modes (MZM), ma tre anni dopo, nel 2021, furono individuate discrepanze nei calcoli, portando alla ritrattazione dell’articolo. Questo episodio ha reso il settore ancora più attento nel validare nuovi risultati.

Majorana 1, il punto di vista dell’Osservatorio Quantum Computing & Communication

Il mercato della computazione quantistica è ancora agli inizi e caratterizzato da un’elevata eterogeneità. L’Osservatorio Quantum Computing & Communication della School of Management del Politecnico di Milano ha mappato almeno 7 tipi diversi di qubit a livello di ricerca industriale – quali superconducting, neutral atoms, iontrap, photonics, spin-based, nitrogen vacancy, topological material – e oltre 69 attori attivi nella realizzazione del chip quantistico. Tuttavia, Microsoft è uno dei pochi player attivi a livello industriale nella ricerca dei qubit topologici – tre, secondo l’ultima rilevazione dell’Osservatorio.

La strada verso un computer quantistico universale e scalabile è ancora lunga e difficile da prevedere con certezza. Tuttavia, l’annuncio di Microsoft rappresenta un passo fondamentale verso l’implementazione della computazione quantistica topologica, aprendo nuove prospettive per il futuro della tecnologia quantistica.

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