A Microsoft criou um novo estado da matéria para chips quânticos? Entenda

A DE anunciou o novo chip Majorana 1, com qubits topológicos baseados em
uma nova fase da matéria que especialistas consideravam improvável

Se depender da DE, o dia 19 de fevereiro de 2025 poderá ser considerado
um marco na história da computação quântica. Nesse dia, a gigante de Redmond
apresentou ao mundo o primeiro chip quântico com uma nova arquitetura de núcleo
topológico, o Majorana 1.

Diferente dos chips clássicos de silício que conhecemos, o novo processador é
baseado em qubits. Isso significa que, em vez de operar com bits (0 ou 1), o
novo processador utiliza a unidade fundamental da computação quântica, que pode
estar em uma superposição de estados, isto é, 0 e 1 ao mesmo tempo.

Mas a empresa vai além, e afirma que o chip quântico “utiliza o primeiro
topocondutor do mundo, um tipo inovador de material
que pode observar e controlar partículas de Majorana para produzir qubits mais
confiáveis e escaláveis”, segundo um comunicado à imprensa.

Apresentado como “outra fase da matéria que muitos especialistas não achavam
possível”, esse material inovador pode, em tese, ser aproveitado para resolver
problemas matemáticos, científicos e tecnológicos.

Teorizadas pela primeira vez em 1937 pelo físico italiano Ettore Majorana, essas
partículas são um tipo especial de férmion que atua como sua própria
antimatéria, ou seja, se duas delas se encontrassem, poderiam se aniquilar.

Embora jamais observados diretamente na natureza, esses supostos blocos
fundamentais de matéria funcionam como se você olhasse no espelho e, em vez de
ver um reflexo invertido, visse exatamente a mesma coisa.

Essa característica exótica faz dos férmions de Majorana a base teórica ideal
para a criação de qubits topológicos. Na prática, a informação quântica fica
espalhada entre pares de quasipartículas idênticas, tornando-se menos vulnerável
a perturbações externas.

Introducing Majorana 1
Introducing Majorana 1

Embora o termo “quarto estado da matéria”, citado pela empresa de Bill Gates,
tenha uma certa base científica na física da matéria condensada, é mais uma
forma de destacar a importância da descoberta de uma forma impactante.

Ao anunciar um estado até agora desconhecido da matéria, a DE quis que o
anúncio soasse grandioso, sugerindo um novo paradigma científico, como ocorreu
em 1928, quando o plasma foi reconhecido como um estado fundamental da matéria,
além dos três clássicos.

Não se trata, portanto, de sólido, líquido, gás ou plasma, mas de um novo estado
emergente baseado em propriedades topológicas da matéria. A empresa menciona
especificamente os tais férmions de Majorana, que mostram um comportamento
exótico para criar qubits mais estáveis.

Logicamente, poderíamos questionar: mas como é que uma hipótese na física de
partículas já tem aplicações concretas na computação quântica?

Quando fez sua aposta única em desenvolver qubits topológicos, há quase 20 anos,
a DE sabia que, no caso dos férmions de Majorana, teria que trabalhar com
quasipartículas, ou seja, efeitos coletivos que se comportam como partículas
dentro de certos materiais.

Nesse sentido, as quasipartículas (como fônons, polarons, magnons) não existem
de forma independente no vácuo, mas surgem dentro de certos materiais, devido à
interação entre seus componentes. Embora se pareçam com “ilusões”, elas se
comportam como partículas reais.

No estudo publicado recentemente na revista Nature, a DE confirma dois
avanços importantes: a criação de quasipartículas de Majorana dentro de um
material especialmente projetado e a possiblidade de ler os dados armazenados
nelas, sem destruir o estado quântico.

A GRANDE CORRIDA DA COMPUTAÇÃO QUÂNTICA

– Indústrias
privadas e governo querem construir primeiro computador quântico funcional •
Gerd Altmann/Pixabay

Desde a década de 1980, cientistas têm buscado viabilizar o funcionamento de um
computador quântico. O objetivo dessa máquina poderosa não é substituir os nossos computadores
clássicos, mas sim resolver problemas muito específicos com seu alto poder de
computação.

Para obter possíveis avanços na medicina, química, ciência de materiais e outros
campos, a indústria privada e os governos ao redor do mundo estão em uma
verdadeira corrida para construir o primeiro computador quântico plenamente
funcional em escala real.

Mas, o primeiro passo para isso é desenvolver processadores quânticos estáveis e
escaláveis, os chips quânticos. Eles são compostos de muitos qubits. Estes são
sistemas físicos que usam propriedades peculiares do mundo das partículas
subatômicas para armazenar e processar informação.

Diferentemente da DE, que aposta em qubits topológicos com férmions de
Majorana, empresas como IBM, Google e Amazon estão testando qubits baseados em
circuitos elétricos feitos de materiais supercondutores, com “pares de Cooper”,
elétrons que não agem como partículas individuais.