Microsoft a făcut un pas important în domeniul calculului cuantic, anunțând Majorana 1 – primul său procesor cuantic (Quantum Processing Unit, QPU), care ar putea revoluționa cercetarea și dezvoltarea în multiple industrii. De la soluții pentru descompunerea microplasticelor în substanțe inofensive până la materiale cu proprietăți de auto-reparare/„self-healing” pentru construcții, producție sau asistență medicală, posibilitățile de inovare sunt mai aproape ca oricând. Un CEO de la o companie celebră spunea zilele trecute că astăzi computerele cuantice sunt ceea ce era AI acum un deceniu, și că majoritatea consumatorilor încă nu înțeleg pe deplin această tehnologie emergentă, potențialul și impactul ei.
Așadar, hai să facem puțină lumină (pe cât ne pricepem și noi): ce este Majorana 1 și ce poate să facă?
Majorana 1, cipul cuantic scalabil până la un milion de qubiți
Spre deosebire de cipurile cuantice tradiționale, care folosesc qubiți bazați pe electroni, Majorana 1 este construit dintr-un material complet nou și folosește ”particula Majorana”. Microsoft susține că acest cip este atât de puternic încât poate fi scalat până la un milion de qubiți, rămânând în același timp suficient de mic cât să încapă într-o palmă. Qubiții sunt extrem de instabili, iar cea mai mică perturbare a mediului îi poate face să piardă informații înainte de finalizarea unui calcul. Aici intervine Majorana 1, care face un salt tehnologic uriaș prin utilizarea topoconductorilor (sau „topological superconductors”) – materiale speciale, care reduc interferențele și, implicit, nevoia de corectare a erorilor, una dintre marile piedici în evoluția calculului cuantic de până acum.
Qubiții topologici folosiți de Microsoft sunt mai rezistenți la erori încă de la nivel hardware, ceea ce reduce nevoia de corectare suplimentară. În plus, spre deosebire de metodele analogice tradiționale, Majorana 1 folosește controlul digital al qubiților, simplificând operațiunile și sporind scalabilitatea. Astfel, Majorana promite să fie mai stabil, mai rapid și mai ușor de scalat decât alte cipuri cuantice.
O altă mențiune importantă: Microsoft susține că Majorana 1 poate fi baza pentru un computer cuantic mai puternic decât toate computerele actuale combinate.
Când ar putea ajunge Majorana 1 la utilizatorul obișnuit?
O întrebare dificilă, la care a răspuns CEO-ul Nvidia, Jensen Huang, care consideră că va mai trece mult timp până când computerele cuantice vor deveni cu adevărat utilizabile în scopuri practice, estimând că vor fi necesare decenii pentru acest lucru. CEO-ul Google, Sundar Pichai, este ceva mai optimist, avansând un orizont de așteptare de 5-10 ani. Microsoft, care a investit peste 17 ani în dezvoltarea Majorana 1, mai are încă de lucru pentru a rafina și scala prototipul pentru uz comercial. Totuși, compania promite că, în câțiva ani, computerele cuantice vor fi capabile să rezolve probleme semnificative la scară industrială, mult mai devreme decât se anticipa.
În prezent, Majorana 1 este un dispozitiv de cercetare cu opt qubiți topologici, iar planul Microsoft este de a-l integra cu Azure Quantum până în 2030. Între timp, compania lucrează la scalarea tehnologiei pentru atingerea țintei de un milion de qubiți, menținând în același timp stabilitatea și controlul, ceea ce poate fi o provocare tehnică majoră.
Majorana 1, impact și aplicații potențiale
„Scopul nostru este să comprimăm următorii 250 de ani de progrese în chimie și știința materialelor în următorii 25”, susținea CEO-ul Microsoft, Satya Nadella, în cadrul evenimentului virtual „Azure Quantum: Accelerating Scientific Discovery”. Prin Majorana 1, Microsoft își propune să contribuie la rezolvarea unor probleme aparent de nerezolvat cu ajutorul computerelor clasice, astfel:
Contextul anunțului Microsoft
Anunțul Microsoft este cu atât mai spectaculos în contextul în care cele mai avansate mașini construite în domeniu abia depășesc 1.000 de qubiți. Unul dintre cei mai importanți jucători în domeniu este IBM, care intenționează să lanseze până în 2029, un sistem cuantic cu 200 de qubiți logici, capabil să execute 100 de milioane de porți cuantice (quantum gates), urmând ca până în 2033 să atingă 2.000 de qubiți logici, capabili să proceseze 1 miliard de porți. Totodată, în 2024, IBM a anunțat un cod revoluționar de corectare a erorilor, care era de aproximativ 10 ori mai eficient decât metodele anterioare. Cu toate acestea, corectarea erorilor nu este însă o problemă rezolvată, iar Majorana 1 oferă o abordare mai directă.
România a făcut primii pași în domeniul calculului cuantic prin aprobarea Strategiei Naționale în Domeniul Tehnologiilor Cuantice (2024-2029), prin care se propune și înființarea unui centru de inovare în domeniul tehnologiilor cuantice, Quantum Innovation Center (QIC). Primele efecte ale acestei strategii se văd deja: la Iași, campusul FreeYa Mind, deschis anul trecut, va fi dotat până în 2026 cu un calculator cuantic bazat pe tehnologiile IBM. În plus, din 2023, Universitatea Babeș-Bolyai din Cluj-Napoca (UBB) a lansat un program postuniversitar de „Quantum Computing and Communication”. Tot în 2023, Universitatea Politehnică Bucureşti implementa primele conexiuni cuantice, prin institutele de cercetare PRECIS şi CAMPUS.
Dacă companii precum Microsoft, Google și IBM își vor continua eforturile și investițiile în calculul cuantic, impactul asupra vieții cotidiene ar putea fi profund transformator în următorii ani. Aceste tehnologii au potențialul de a juca un rol esențial în abordarea unor provocări globale majore, precum schimbările climatice, sprijinind cercetătorii în dezvoltarea de panouri solare, baterii și tehnologii de captare a carbonului mult mai eficiente.
