Após 17 anos de pesquisa, a Microsoft acredita ter feito um avanço significativo na computação quântica, revelando o potencial desses computadores para resolver problemas de escala industrial. A empresa apresentou o Majorana 1, seu primeiro processador quântico, desenvolvido com um novo material e uma arquitetura inédita.

Fazendo uma analogia direta com os bits binários que os computadores clássicos usam hoje em dia, a alma dos computadores quânticos são os qubits (quantum bits) – partículas subatômicas como os próprios elétrons ou fótons. Como diferencial, esses qubits podem existir em múltiplos estados simultaneamente graças à superposição quântica.

O problema é que, de forma geral, esses qubits são muito delicados e sensíveis a qualquer interferência do ambiente, o que pode gerar erros ou até mesmo a perda de dados. Há anos, empresas como IBM, Microsoft e Google vêm buscando formas de torná-los tão confiáveis e estáveis quanto os bits binários.

E é nesse ponto que entra o anúncio da Microsoft. O Majorana 1 pode – potencialmente – carregar 1 milhão de qubits em um chip não muito maior do que os vistos atualmente em desktops e servidores, podendo ser segurado com uma única mão.

Em um chip de computador comum, usam-se elétrons para fazer a computação. A proposta da Microsoft usa partículas Majorana para realizar esse processo – “uma partícula completamente nova, um meio elétron”, afirma Zulfi Alam, vice-presidente corporativo da empresa.

Um novo estado de matéria – além do sólido, líquido, gasoso e plasmático que conhecemos – poderia controlar como partículas subatômicas funcionam; chamado por teóricos de estado topológico. Pesquisadores observavam uma quase-partícula presente neste estado, a chamada partícula Majorana; uma partícula subatômica descrita pelo físico teórico Ettore Majorana, em 1937.

Ainda no ano passado, a Microsoft conseguiu observar essa nova partícula pela primeira vez. Este ano, foram capazes de controlá-la e usar suas propriedades para construir “o primeiro topocondutor do mundo”, um novo tipo de semicondutor que também atua como supercondutor.

Com o novo material, foi possível desenvolver uma arquitetura para computação quântica: um núcleo topológico é capaz de reunir 1 milhão de qubits em um único chip. O qubit topológico se destaca por ser compacto, confiável e controlável, resolvendo um dos principais desafios da computação quântica ao proteger o estado do qubit contra erros causados por interferências externas.

A Majorana carrega a particularidade de ter sua própria antipartícula. E o Majorana 1, por sua vez, é capaz de detectar a completude dessa partícula. O processador pode viabilizar a escalabilidade necessária para a criação de novos sistemas quânticos.

Em um artigo publicado na última quarta-feira (19) na revista Nature, a Microsoft detalhou como seus pesquisadores conseguiram criar um qubit topológico. A empresa ajudou a criar um novo material feito de arsenieto de índio e alumínio e colocou oito qubits topológicos em um chip sob a expectativa de eventualmente escalar esse número para 1 milhão.

“Nossa liderança vem trabalhando neste programa pelos últimos 17 anos. É o programa de pesquisa mais antigo da empresa [...] estamos apresentando resultados que não são apenas incríveis, eles são reais. Eles redefinirão fundamentalmente como o próximo estágio da jornada quântica acontece.”, complementou Alam.

Um único chip com 1 milhão de qubits poderia revolucionar a computação como vemos hoje, executando simulações que nem mesmo todos os computadores da Terra, juntos, poderiam fazer. Isso teria impacto em áreas como medicina, ciências dos materiais e muitas outras.

Com seu novo supercondutor topológico, a Microsoft acredita ter dado um grande passo rumo à concretização dos computadores quânticos. Em um vídeo recém-publicado, a companhia compara a importância do avanço ao momento da criação dos transistores para a computação atual. Confira o material divulgado pela empresa:

Com a pesquisa, a Microsoft foi selecionada pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (“DARPA”, do acrônimo em inglês) como uma das duas empresas que avançarão para a fase final do seu projeto Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (algo como “Sistemas pouco explorados para computação quântica em escala de utilidade”, em tradução livre). A Microsoft construirá um protótipo de computador quântico tolerante a falhas baseado em sua nova arquitetura de qubits topológicos.

A DARPA é uma agência do governo dos Estados Unidos criada em 1958 por militares e pesquisadores norte-americanos como reação do país à vitória tecnológica da antiga União Soviética com o lançamento do primeiro satélite artificial, Sputnik 1.