Microsoft Apresenta o seu Primeiro Chip Quântico Utilizando Qubits Topológicos

A Microsoft afirma que o seu novo chip representa um grande avanço no caminho para a computação quântica no mundo real. Microsoft

A Microsoft afirma ter feito um avanço significativo na computação quântica com o Majorana 1, o seu primeiro chip quântico e o primeiro a utilizar qubits topológicos.

O processador compacto possui oito qubits no seu núcleo, construídos a partir de uma nova classe de materiais conhecidos como “topocondutores”. Cada qubit mede cerca de 1/100 de milímetro, o que os torna excecionalmente pequenos. São também rápidos e controláveis digitalmente, permitindo uma gestão mais eficiente em comparação com outros computadores quânticos.

A Microsoft está também otimista quanto ao potencial para escalar este processador até um milhão de qubits. Atingir este limiar poderá permitir que os computadores quânticos funcionem de forma fiável, com correção de erros suficiente, para resolver problemas que estão fora do alcance dos computadores clássicos.

Potenciais aplicações da computação quântica

Entre estas aplicações, podem incluir-se a simulação de moléculas complexas para a descoberta de medicamentos, a otimização de reacções químicas para melhorar a produção de fertilizantes – que atualmente contribui com 5% das emissões globais de gases com efeito de estufa -, a conceção de materiais avançados para melhores baterias ou painéis solares e a realização de modelos financeiros complexos para enfrentar desafios macroeconómicos.

Para já, o processador não está disponível comercialmente e será utilizado principalmente para avaliação, simulações e desenvolvimento de futuros chips.

No entanto, um dos aspectos mais fascinantes do anúncio da Microsoft é o percurso que levou a esta descoberta. A empresa descreve-o como um dos seus esforços de investigação mais antigos – 17 anos em desenvolvimento, baseado numa história ainda mais longa de física teórica que foi agora concretizada.

Potenciais aplicações da computação quântica

A base deste trabalho remonta a 1937, quando o físico italiano Ettore Majorana teorizou a existência de uma partícula subatómica, o férmion de Majorana. Esta partícula possui um estado mecânico quântico único que a torna resistente a perturbações locais, tornando-a uma candidata ideal para qubits estáveis com menos erros.

A Microsoft afirma ter observado com êxito estas partículas no ano passado e integrou-as agora no desenvolvimento do seu chip. Especificamente, utiliza Majorana Zero Modes (MZMs), quasipartículas encontradas nas extremidades de nanofios supercondutores topológicos feitos de “topocondutores”, para construir os qubits que alimentam este processador.

O chip Majorana 1 tem atualmente oito qubits, mas pode conter mais de um milhão deles. Microsoft

Um novo estado da matéria

Estes “topocondutores” representam um estado da matéria totalmente novo, distinto dos sólidos, líquidos e gases. São criados combinando arsenieto de índio (um semicondutor) com alumínio (um supercondutor), arrefecendo depois o material até perto do zero absoluto e aplicando campos magnéticos para induzir um estado conhecido como supercondutividade topológica.

De facto, neste estado, os materiais formam nanofios supercondutores topológicos, com os Modos Zero de Majorana (MZMs) a aparecerem nas extremidades dos fios. Estes MZM armazenam informação quântica e partilham um eletrão não emparelhado, o que os torna resistentes a perturbações externas. Esta propriedade única ajuda a proteger os dados quânticos, permitindo um sistema de computação quântica mais estável e fiável.

A Microsoft, tal como outras empresas na corrida da computação quântica – como a Google – tem agora como objetivo aumentar a escala. O objetivo é integrar um milhão de qubits num único processador, um marco que poderá levar a computação quântica à prática muito mais cedo do que se esperava.

Leia o Artigo Original: New Atlas

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