A Microsoft acredita ter feito um avanço fundamental no campo da computação quântica, desbloqueando o potencial para que os computadores quânticos resolvam problemas a uma escala industrial. A gigante do software passou 17 anos a trabalhar num projecto de investigação para criar um material e arquitectura inovadores para computação quântica, e o resultado é o processador Majorana 1, o primeiro processador quântico da Microsoft baseado na nova arquitectura.
No núcleo de um computador quântico estão os qubits, a unidade mínima de informação no contexto da computação quântica, tal como os bits binários são a unidade mínima de informação que os computadores usam actualmente. Há anos que empresas como a IBM, a Microsoft e a Google estão a tentar tornar os qubits tão fiáveis como os bits binários. O problema é que os qubits são muito mais delicados e sensíveis ao ruído, o que pode provocar erros ou levar à perda de dados.
O Majorana 1 pode potencialmente colocar um milhão de qubits num único chip que não é muito maior do que um CPU típico que se pode encontrar dentro de PC ou de um servidor. A Microsoft não usa electrões para a computação neste novo chip; em vez disso usa a partícula Majorana que o físico teórico Ettore Majorana descreveu em 1937. A Microsoft atingiu este marco criando o que chama de “primeiro topocondutor do mundo”, um novo tipo de material que pode não só observar, mas também controlar as partículas Majorana para criar qubits mais fiáveis.
A Microsoft descreve a sua investigação num artigo que foi revisto por pares e publicado na revista Nature, em que explica como a sua equipa de investigadores foi capaz de criar um qubit topológico. A Microsoft ajudou a criar um material feito de arsenieto de índio e alumínio, e colocou oito qubits topológicos num chip que espera que possa eventualmente escalar para 1 milhão.
Um único chip com um milhão de qubits poderia realizar simulações que são muito mais precisas e ajudar a melhorar a compreensão do mundo natural e desbloquear avanços na medicina e na ciência de materiais. Esta tem sido a promessa da computação quântica durante anos, e a Microsoft acredita que o seu ‘topocondutor’, ou supercondutor topológico, é o próximo grande avanço.
“A nossa liderança tem trabalhado neste programa nos últimos 17 anos. É o programa de investigação mais longo da empresa”, explica Zulfi Alam, vice-presidente corporativo de computação quântica da Microsoft. “Após 17 anos, estamos a mostrar resultados que não são apenas incríveis, são reais. Eles vão redefinir fundamentalmente como vai acontecer a próxima etapa da jornada quântica.”
Alam trabalhou anteriormente no HoloLens e nas técnicas de fabrico que ajudaram a Microsoft na caminhada em direcção à computação quântica. A equipa de computação quântica da Microsoft é composta por investigadores, cientistas e técnicos da Microsoft que dedicaram anos ao esforço da empresa para construir um computador quântico escalável baseado em qubits topológicos.
“Em vez de usar métodos existentes, recuámos e dissemos ‘Ok, vamos inventar o transístor para a era quântica. Que propriedades precisa de ter?'”, disse Chetan Nayak, fellow técnico da Microsoft. “E foi assim que chegámos aqui – é a combinação particular, a qualidade e os detalhes importantes na nossa nova pilha de materiais que permitiram um novo tipo de qubit e, em última análise, toda a nossa arquitectura.”
A Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) dos Estados Unidos seleccionou agora a Microsoft como uma das duas empresas que avançarão para a fase final do seu programa Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC). A Microsoft irá agora construir um protótipo de computador quântico tolerante a falhas baseado em qubits topológicos “em anos, não em décadas”.
“Um computador quântico de um milhão de qubits não é apenas um marco – é uma porta de entrada para resolver alguns dos problemas mais difíceis do mundo”, diz Nayak. “O nosso caminho para a computação quântica útil é claro. A tecnologia fundamental está comprovada e acreditamos que a nossa arquitectura é escalável. O nosso novo acordo com a DARPA mostra um compromisso com o progresso implacável em direcção ao nosso objectivo: construir uma máquina que possa impulsionar a descoberta científica e resolver problemas que importam.”
