Microsoft ha annunciato di aver creato il primo qubit topologico, una tecnologia che potrebbe essere alla base di una nuova generazione di computer quantistici. I computer basati sulla topologia dovrebbero essere più facili da costruire su larga scala rispetto ad altre tecnologie concorrenti, poiché offrono una protezione migliore contro il rumore. Tuttavia, alcuni scienziati sono scettici sulle affermazioni dell’azienda.
L’annuncio è arrivato il 19 febbraio in un comunicato stampa contenente pochi dettagli tecnici, ma Microsoft ha condiviso alcuni dati con esperti selezionati in un incontro presso il suo centro di ricerca a Santa Barbara, California. Lo studio preliminare è stato condiviso su Nature e in prepubblicazione su arXiv (una piattaforma che raccoglie bozze finali di articoli pronti per la stampa su riviste scientifiche). Ecco 8 cose che è utile sapere su Majorana 1, il chip quantistico di Microsoft:
1. Prima di tutto: ma chi era Ettore Majorana?
Il chip prende il nome dal fisico italiano Ettore Majorana, noto (anche) per i suoi contributi alla meccanica quantistica e alla teoria delle particelle. Majorana teorizzò l’esistenza delle particelle note come quasiparticelle di Majorana, che potrebbero avere proprietà uniche utili per la computazione quantistica. La sua figura, e il suo destino, sono ancora oggi avvolti dal mistero: scomparve nel 1938 in circostanze mai chiarite, alimentando ipotesi e speculazioni.
2. Cosa sono i qubit?
A differenza dei bit classici, che possono assumere solo i valori 0 o 1, i qubit sfruttano la sovrapposizione quantistica, una proprietà della meccanica quantistica che permette loro di esistere in più stati contemporaneamente. Questa caratteristica consente ai computer quantistici di elaborare informazioni in modo esponenzialmente più veloce rispetto ai computer tradizionali. Tuttavia, i qubit sono estremamente sensibili alle interferenze ambientali e possono perdere la loro coerenza rapidamente.
3. Qubit topologici: più resistenti al “rumore”
I qubit topologici si basano su stati collettivi degli elettroni che sono intrinsecamente resistenti al rumore. In questo contesto, il “rumore” si riferisce a qualsiasi interferenza esterna, come fluttuazioni termiche o elettromagnetiche, che possono disturbare il delicato equilibrio quantistico dei qubit e compromettere i calcoli.
4. L’esperimento con nanofili superconduttori
Lo studio su Nature descrive esperimenti con un dispositivo a nanofilo superconduttore fatto di arseniuro di indio. Un nanofilo è un filo di materiale con una sezione del diametro dell’ordine dei nanometri (milionesimi di millimetro), che presenta proprietà quantistiche uniche. L’obiettivo dell’esperimento è ospitare due stati topologici chiamati quasiparticelle di Majorana, una a ciascuna estremità del nanofilo, per verificare la possibilità di utilizzarle nella computazione quantistica.
5. Prove indirette, non definitive… con avvertenza
I test suggeriscono che il nanofilo contiene un elettrone extra in uno stato delocalizzato, condiviso tra due quasiparticelle di Majorana. Tuttavia gli autori dello studio avvertono che queste misurazioni “da sole” non garantiscono l’effettiva presenza dei qubit topologici.
6. Le critiche dalla comunità scientifica: annuncio affrettato!
Alcuni ricercatori criticano Microsoft per aver annunciato la creazione di un qubit senza rilasciare prove dettagliate. Secondo lo scienziato Daniel Loss, dell’Università di Basilea, sarebbe stato meglio aspettare di avere dati più completi prima di un annuncio pubblico.
7. E ora? Il piano di Microsoft per il quantum computing
L’azienda ha condiviso una roadmap per scalare le sue macchine topologiche e dimostrare che possono eseguire calcoli quantistici. In questo contesto, “scalare” significa aumentare il numero di qubit mantenendo la stabilità e la coerenza del sistema, un passo cruciale per rendere i computer quantistici utilizzabili su larga scala.
8. Sì, ma alla fine tutto questo a che cosa potrebbe servire?
L’annuncio della creazione del qubit topologico da parte di Microsoft apre la strada a numerose applicazioni pratiche per gli utenti finali. Gli esperti interpellati in queste ore hanno immaginato scenari nei campi più diversi. Tra tutti: la sicurezza dei dati (i computer quantistici potrebbero rivoluzionare la crittografia e garantire comunicazioni più sicure, proteggendo informazioni sensibili da accessi non autorizzati), la scoperta di nuovi farmaci e nuovi materiali (perché potranno sarà possibile simulare sistemi molecolari complessi in tempi ridotti) e l’ottimizzazione di processi finanziari e logistici (che diventando più “reattivi” ed efficienti, potrebbero vedere ridotti i loro costi).
Secondo Microsoft nuove misurazioni renderanno sempre più difficile spiegare i risultati con modelli non topologici. Tuttavia, come afferma il ricercatore Chetan Nayak, «non ci sarà un singolo momento in cui tutti saranno convinti». Questo significa che non esisterà un esperimento definitivo e immediato che confermi senza dubbio la validità della tecnologia; piuttosto, la fiducia nella fattibilità del progetto crescerà gradualmente man mano che nuovi dati verranno raccolti e confermati indipendentemente da altri gruppi di ricerca.
