Majorana 1: cosa non torna nel nuovo processore quantistico di Microsoft

Il 19 febbraio 2025, Microsoft ha svelato al mondo il Majorana 1, un processore quantistico a otto qubit basato su una tecnologia innovativa definita “topologica”, durante la conferenza annuale di Station Q a Santa Barbara. L’annuncio è stato accolto con grande clamore: il colosso tecnologico sostiene che questo chip rappresenti un passo decisivo verso computer quantistici più stabili e scalabili, aprendo una strada potenzialmente superiore a quella percorsa da concorrenti come IBM e Google.

Tuttavia, l’annuncio ha suscitato scetticismo nella comunità scientifica. In passato, Microsoft ha dovuto ritirare un articolo pubblicato su Nature nel 2018 a causa di questioni sulla validità dei dati presentati. Il professor Vincent Mourik dell’Università di Tecnologia di Delft, nei Paesi Bassi, che ha avuto un ruolo chiave nel contestare il precedente studio, rimane dubbioso riguardo al recente annuncio. Mourik sostiene che il qubit topologico basato su Majorana potrebbe non funzionare come previsto e sottolinea la necessità di prove computazionali tangibili per convalidare tali avanzamenti.

Cos’è il Majorana 1 e perché è diverso?

Il Majorana 1 si distingue per l’uso di qubit topologici, un approccio che Microsoft persegue da quasi due decenni. A differenza dei qubit tradizionali, come quelli superconduttori utilizzati da Google o IBM, i qubit topologici si basano su particelle quasi-esotiche chiamate Majorana zero modes (MZM). Queste particelle, teorizzate nel 1937 dal fisico italiano Ettore Majorana, emergono in uno stato della materia noto come superconduttore topologico, creato combinando materiali come l’indio arseniuro (un semiconduttore) e l’alluminio (un superconduttore), raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto e sottoposti a campi magnetici.
L’idea alla base è affascinante: i qubit topologici sarebbero intrinsecamente più resistenti agli errori, un problema che affligge i computer quantistici attuali. Microsoft sostiene che questa stabilità derivi dalla natura “non locale” delle informazioni quantistiche immagazzinate negli MZM, che le rende meno suscettibili a interferenze ambientali. Inoltre, il chip è progettato per essere scalabile fino a un milione di qubit su un singolo processore, una soglia considerata necessaria per applicazioni pratiche su larga scala, come la simulazione di molecole complesse o la risoluzione di problemi industriali.

Un annuncio ambizioso, ma mancano le prove

Microsoft ha accompagnato l’annuncio con una pubblicazione su Nature, in cui descrive la misurazione precisa della parità fermionica in un dispositivo ibrido indio arseniuro-alluminio. Secondo l’azienda, questo è un passo fondamentale per dimostrare l’esistenza dei qubit topologici. Inoltre, un ulteriore documento in fase di preprint delinea una roadmap per espandere la tecnologia: da un qubit singolo a un dispositivo a due qubit per operazioni di “braiding” (intreccio), fino a un array di otto qubit che incorpora meccanismi di rilevamento degli errori.
Tuttavia, la comunità scientifica non è unanime nel celebrare questi risultati. Sebbene il lavoro sulla misurazione sia stato lodato per la sua accuratezza, manca ancora la prova definitiva che i qubit di Majorana 1 siano effettivamente topologici. Alcuni esperti, come Steven Simon dell’Università di Oxford, hanno espresso cauto ottimismo dopo aver visionato i dati in una presentazione riservata, ma sottolineano che “non c’è una prova schiacciante” che confermi la natura topologica degli stati osservati. Altri, come Travis Humble del Quantum Science Center di Oak Ridge, riconoscono il progresso ma avvertono che “c’è ancora molto lavoro da fare” per validare le affermazioni di Microsoft.
Un punto critico è la possibilità che gli stati osservati siano in realtà stati di Andreev legati, che possono imitare alcune proprietà dei Majorana zero modes senza offrire gli stessi vantaggi in termini di stabilità. Questa ambiguità richiama un precedente imbarazzante: nel 2021, un team finanziato da Microsoft a Delft, nei Paesi Bassi, dovette ritrattare una rivendicazione sulla creazione di stati Majorana a causa di dati incompleti.

Confronto con i concorrenti

Rispetto a IBM e Google, che hanno già processori quantistici con centinaia o migliaia di qubit, gli otto qubit del Majorana 1 sembrano un numero modesto. Tuttavia, Microsoft ribatte che la qualità conta più della quantità: i qubit topologici, se funzionano come promesso, richiederebbero meno correzione degli errori, riducendo il numero di qubit fisici necessari per creare un qubit logico affidabile. Mentre i sistemi attuali necessitano di decine o centinaia di qubit fisici per un singolo qubit logico, Microsoft punta a un rapporto molto più favorevole grazie alla presunta robustezza dei suoi qubit.
Questa visione a lungo termine è ciò che ha spinto il Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) a includere Microsoft nella fase finale del programma US2QC, che mira a sviluppare tecnologie quantistiche rivoluzionarie. Eppure, il confronto con i rivali evidenzia un divario: mentre IBM e Google stanno già testando applicazioni pratiche su scala ridotta, Microsoft è ancora nella fase di dimostrazione teorica.

I dubbi della comunità scientifica e tecnologica

Le perplessità non si limitano alla validazione scientifica. Anche sul piano pratico, ci sono interrogativi. Realizzare un superconduttore topologico richiede condizioni estreme – temperature vicine allo zero assoluto e materiali ingegnerizzati con precisione atomica – il che solleva domande sui costi e sulla fattibilità di una produzione su larga scala. Inoltre, il passaggio dagli attuali otto qubit a un milione richiede salti tecnologici non ancora dimostrati, come il controllo affidabile di un numero enorme di qubit e la gestione di imperfezioni nei materiali.
Alcuni commentatori su piattaforme come X hanno espresso scetticismo, definendo l’annuncio “più marketing che sostanza”. Altri, però, vedono nel Majorana 1 un segnale che il computing quantistico fault-tolerant potrebbe essere più vicino di quanto si pensi, con esperti come Markus Pflitsch di Terra Quantum che lo considerano “un avanzamento significativo”.

Cosa significa per il futuro?

Se Microsoft riuscisse a provare che il Majorana 1 è действительно un qubit topologico scalabile, il panorama del computing quantistico potrebbe cambiare radicalmente. Un computer con un milione di qubit potrebbe affrontare problemi irrisolvibili per i supercomputer classici, dalla progettazione di materiali autorigeneranti alla scoperta di farmaci innovativi. L’azienda prevede che questa rivoluzione sia a “anni, non decenni” di distanza, una previsione audace che contrasta con stime più caute, come quella di Jensen Huang di Nvidia, che parla di vent’anni.

Per ora, il Majorana 1 resta un prototipo di ricerca, non un prodotto commerciale. Microsoft intende collaborare con laboratori nazionali e università per testarlo ulteriormente, senza renderlo disponibile tramite Azure Quantum, come fa invece con chip di altre aziende come IonQ e Rigetti. Il vero banco di prova sarà la capacità di trasformare questa promessa in risultati concreti.
In conclusione, il Majorana 1 è un passo intrigante, ma circondato da interrogativi. La strada verso il quantum computing pratico è ancora lunga, e Microsoft dovrà dimostrare che la sua scommessa sui qubit topologici non è solo un esercizio di prestigio, ma una svolta reale. Fino ad allora, il dibattito tra speranze e dubbi continuerà a tenere alta l’attenzione su questo ambizioso progetto.