O chip quântico Majorana 1 da Microsoft ainda está a poucos qubits de completar sua meta

A Microsoft anunciou que seu projeto Majorana 1 possui oito qubits topológicos e pode escalar para um milhão, embora os detalhes sobre como essa escalabilidade será alcançada sejam escassos. Os cientistas de computação quântica da empresa afirmaram que finalmente atingiram um objetivo de longo prazo ao desenvolver um “qubit topológico”, que pode ser comparado a um transistor em chips convencionais, contribuindo para o avanço da computação quântica. O qubit é o elemento funcional de um chip quântico, chamado Majorana 1, baseado em uma partícula exótica, um híbrido de matéria e anti-matéria, que foi descoberta nos últimos 20 anos.

De acordo com a Microsoft, o Majorana 1 representa um salto transformador em direção à computação quântica prática. Contudo, as ressalvas sugerem que as afirmações da Microsoft devem ser recebidas com cautela significativa. Há ceticismo em relação à veracidade das alegações da empresa, mesmo com um relatório técnico elaborado por pesquisadores quânticos da Microsoft publicado na revista Nature desta semana. Além disso, o Majorana 1 ainda não é um produto beta em termos computacionais, podendo nem mesmo chegar a ser classificado como alfa. Ele não consegue realizar nenhum trabalho útil até que seja ampliado com mais qubits, processo conhecido tecnicamente como “escalabilidade” do dispositivo.

O qubit topológico se diferencia de outros dispositivos quânticos pela forma como aproveita uma descoberta específica em ciência dos materiais. O “férmion de Majorana” é uma partícula que possui a propriedade de ser tanto matéria quanto anti-matéria. Essa partícula existiu como uma hipótese por várias décadas até que pesquisadores confirmaram sua existência em 2012. O nome do chip da Microsoft, Majorana 1, é uma referência à importância dessa partícula.

A Microsoft se distingue entre os pesquisadores em computação quântica ao buscar os férmions como a base de seu empreendimento com qubits. A empresa alega que o qubit topológico pode ser muito mais útil em qualquer dispositivo quântico futuro, pois é, de certa forma, mais “digital” do que outras máquinas quânticas. Todas as abordagens quânticas precisam medir a saída de um qubit como se estivessem avaliando uma variável contínua, como o fluxo de água. No entanto, o qubit topológico alterna entre dois estados elétricos, facilitando sua medição, conforme descrito em um artigo técnico separado que a equipe da Microsoft publicou no servidor de pré-impressão arXiv.

Esses aspectos da abordagem da Microsoft ainda são majoritariamente teóricos até serem comprovados. E há motivos para cautela, visto que a própria existência de um qubit topológico é algo que deve ser inferido, ao invés de observado diretamente. No artigo técnico publicado na Nature, os cientistas da Microsoft afirmam ter medido indiretamente o qubit topológico dentro do Majorana 1, embora alguns cientistas informados sobre o dispositivo tenham suas dúvidas. O autor principal, Morteza Aghaee, e dezenas de colegas descrevem o Majorana 1 como um chip de computador feito de arseneto de índio e alumínio. O chip é formado por uma coleção de fios nanométricos que provocam uma reação em pontos quânticos, resultando no qubit topológico.

A presença do qubit topológico é medida por um interferômetro, um dispositivo que utiliza a interseção de feixes de luz para avaliar a “paridade” do ponto quântico. Contudo, o repórter da Nature, Davide Castelvecchi, observa em um artigo de visão geral que Aghaee e sua equipe são cuidadosos ao ressaltar que os testes realizados com o interferômetro “não provam, por si só”, que os necessários partículas de Majorana estão presentes no dispositivo. Castelvecchi também cita um físico, Steven Simon, da Universidade de Oxford, que afirma: “Não há uma comprovação imediata do experimento” que demonstre que os qubits são compostos de estados topológicos. Ele também menciona que alguns pesquisadores criticam a decisão da Microsoft de anunciar publicamente a criação de um qubit sem apresentar evidências detalhadas. Castelvecchi, que cobre a corrida quântica há muitos anos, relembra que outra equipe da Microsoft fez uma alegação semelhante em 2021 sobre qubits topológicos e precisou retratá-la.

Na verdade, o anúncio desta semana ocorre muitos anos após a expectativa original da Microsoft de demonstrar um qubit topológico. Em 2018, em entrevista à revista Barron’s, a equipe quântica da Microsoft afirmou que a empresa teria um qubit topológico pronto até o final daquele ano. Nesse sentido, o Majorana 1 está atrasado em sete anos. Isso não é uma crítica, mas sim um exemplo de como a computação quântica, em geral, e a busca da Microsoft, em particular, exigem muito mais esforço do que se poderia imaginar a partir de um comunicado de imprensa.

Isso nos leva à ressalva mais importante: o Majorana 1 não é um chip de computador. É um protótipo de chip de computador. Outro ponto que a Microsoft mencionou à Barron’s em 2018 é que um computador quântico funcional estava a apenas cinco anos de distância. Essa previsão revelou-se otimista demais. O comunicado da Microsoft sobre a recente conquista afirma que, atualmente, a empresa colocou oito qubits topológicos em um chip projetado para escalar até um milhão. É crucial ressaltar que é necessário o total de um milhão para realizar qualquer computação real. A Microsoft insiste que esse objetivo será alcançado “dentro de alguns anos, não décadas”, mas a falta de clareza sobre como isso será feito permanece. O artigo no arXiv apresenta informações interessantes sobre a expansão do chip Majorana de um qubit para múltiplos qubits, mas não faz previsões quanto a prazos.

Quem pode afirmar que a Microsoft não irá produzir um Majorana ampliado nos próximos anos? Se as alegações da Microsoft puderem ser rapidamente expandidas e validadas, haverá motivos para esperar que o progresso na escalabilidade seja ágil. No entanto, sem um roteiro explícito do dispositivo ou um cronograma, a Microsoft enfrenta o mesmo desafio que o Google com seu chip quântico “Willow”, que foi apresentado em dezembro: provar que conseguimos transitar da ciência dos qubits para um computador funcional.Apenas no final da matéria informe a fonte de informação com link para o site. Aqui está a matéria original: