O chip quântico Majorana 1 da Microsoft tem alguns qubits a menos

Ainda não há um roteiro para mostrar que a Microsoft pode escalar seu chip para os milhões de qubits topológicos necessários para fazer um computador quântico funcional.

A Microsoft diz que seu Majorana 1 contém oito qubits topológicos e pode ser dimensionado para um milhão, embora os detalhes sobre como ele será dimensionado sejam escassos.

Os cientistas de computação quântica da Microsoft anunciaram que finalmente alcançaram um objetivo de longa data de construir um "qubit topológico", o equivalente a um transistor para chips comuns, que pode ajudar a avançar a 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 antimatéria descoberto nos últimos 20 anos.

"Majorana 1 marca um salto transformador em direção à computação quântica prática", afirma a Microsoft na postagem do blog de Chetan Nayak, chefe de hardware quântico.

No entanto, as ressalvas sugerem que você deve levar o avanço da Microsoft com um grande grão de sal. 

Por um lado, há ceticismo sobre a veracidade das alegações da Microsoft, mesmo com um relatório altamente técnico na Nature Magazine desta semana pelos pesquisadores quânticos da Microsoft. 

Além disso, o Majorana 1 nem é um produto beta no que diz respeito à computação, talvez nem alfa. Ele não pode fazer nenhum trabalho útil até que de alguma forma seja estendido com muito mais qubits, conhecido em termos técnicos como "dimensionamento" do dispositivo.

O qubit topológico é diferente de outros dispositivos quânticos devido à maneira como aproveita um avanço específico na ciência dos materiais.

O "férmion de Majorana" é uma partícula com a propriedade de ser matéria e antimatéria. A partícula existiu como hipótese por décadas até que os pesquisadores confirmaram sua existência em 2012. O nome do chip da Microsoft, Majorana 1, é um aceno para a importância da partícula.

A Microsoft é única entre os pesquisadores de computação quântica ao perseguir os férmions como a raiz de seu esforço de qubit. A Microsoft afirma que o qubit topológico pode ser muito mais útil em qualquer dispositivo quântico definitivo porque é, em certo sentido, mais "digital" do que outras máquinas quânticas. 

Todas as abordagens quânticas precisam medir a saída de um qubit como se estivessem medindo uma variável contínua como um fluxo de água. No entanto, o qubit topológico alterna essencialmente entre dois estados elétricos, por isso é mais simples de medir, conforme descrito em um artigo técnico separado postado pela equipe da Microsoft no servidor de pré-impressão arXiv. 

Esses elementos da abordagem da Microsoft são principalmente teóricos até serem comprovados. E há motivos para cautela porque a própria existência de um qubit topológico é algo que deve ser inferido, em vez de observado diretamente. 

No artigo técnico da 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 como uma coleção de nanofios que causam uma reação em pontos quânticos, levando ao qubit topológico. 

A presença do qubit topológico é medida por um interferômetro, um dispositivo que usa a interseção de feixes de luz para medir a "paridade" do ponto quântico.

No entanto, o repórter da Nature Davide Castelvecchi observa em um artigo de visão geral que Aghaee e sua equipe têm o cuidado de apontar que os testes de seu interferômetro "não provam, por si só", que existem as partículas de Majorana necessárias no dispositivo. 

E Castelvecchi cita um físico, Steven Simon, da Universidade de Oxford, Reino Unido, que diz: "Não há necessidade de saber imediatamente do experimento" que os qubits são feitos de estados topológicos. 

Castelvecchi também observa: "Alguns pesquisadores criticam a escolha da empresa [Microsoft] de anunciar publicamente a criação de um qubit sem divulgar evidências detalhadas". 

Castelvecchi, que cobre a corrida quântica há muitos anos, observa que outra equipe da Microsoft fez uma afirmação semelhante em 2021 sobre qubits topológicos e teve que se retratar.

Na verdade, o anúncio desta semana ocorre muitos anos depois que a Microsoft originalmente esperava demonstrar um qubit topológico. Em 2018, na revista Barron's, a equipe quântica da Microsoft disse ao jornal que a empresa teria um qubit topológico pronto até o final daquele ano. Em certo sentido, o Majorana 1 está sete anos atrasado.

Isso não é uma crítica, mas um exemplo de como a quântica em geral, e a busca da Microsoft, especificamente, exige muito mais esforço do que as pessoas esperam com base no que está em um comunicado à imprensa.

O que nos leva à ressalva mais importante: Majorana 1 não é um chip de computador. É um protótipo de um chip de computador. 

Outra coisa que a Microsoft disse à Barron's em 2018 é que um computador quântico funcional estava a apenas cinco anos de distância. Essa previsão acabou sendo muito otimista.

O artigo de imprensa da Microsoft sobre a recente conquista afirma: "Hoje, a empresa colocou oito qubits topológicos em um chip projetado para escalar para um milhão". 

É importante notar que você precisa de todo o milhão para fazer qualquer cálculo real. A Microsoft insiste que a meta de um milhão será alcançada "dentro de anos, não décadas", mas não está claro como. 

O artigo do arXiv tem muitas informações interessantes sobre a expansão do chip Majorana de um qubit para vários qubits, mas não faz nenhuma previsão sobre prazos.

Quem pode dizer que a Microsoft não produzirá um Majorana ampliado nos próximos anos? Se as reivindicações da Microsoft, até agora, puderem ser rapidamente estendidas e validadas, então há motivos para esperar que o progresso seja rápido em escala. 

No entanto, sem um roteiro explícito do dispositivo ou prazo, a Microsoft tem o mesmo desafio que o Google tem com o chip quântico "Willow" que revelou em dezembro: provar que ele pode ser levado da ciência do qubit para um computador funcional.