Come Microsoft vuole vincere la sfida del quantum computing

IBM, Google e persino alcune startup hanno già dimostrato prototipi più o meno avanzati di computer quantistici. Microsoft, invece, sembra essere sorniona, per non dire "addormentata". In realtà nelle segrete stanze di Redmond le idee sono molto chiare. Sul finire dello scorso anno l'azienda ha annunciato un "raddoppio degli sforzi" in materia, e ha dato le chiavi di tutto a Todd Holmdahl, veterano già coinvolto nei progetti Xbox, Kinect e HoloLens.

Holmdahl, intervistato dalla rivista del MIT di Boston, ha spiegato come intende raggiungere (e superare) la concorrenza. "Sono personalmente competitivo, e la mia intera storia si fonda sulla realizzazione di prodotti. Abbiamo le idee chiare per arrivare a un prodotto commerciale".

A differenza di altre aziende, Microsoft ha scelto un approccio diverso per l'hardware quantistico: intende manipolare una particella subatomica chiamata fermione di Majorana (in onore di Ettore Majorana, fisico italiano scomparso misteriosamente che ne teorizzò l'esistenza), sulla quale non c'è alcuna prova sperimentale.

I fisici di Microsoft stanno cercando di mettere a punto il primo dispositivo che possa isolare in modo sicuro e codificare un singolo bit d'informazione digitale con la particella che Majorana. Malgrado tutte le incognite, Holmdahl ritiene che Microsoft sarà la prima ad arrivare sul mercato con un vero prodotto quantistico.

I computer quantistici si basano qubit, mentre in un computer tradizionale si parla semplicemente di bit. I classici bit possono rappresentare l'informazione come uno 0 oppure un 1, mentre i qubit possono rappresentarla come 0, 1 oppure entrambi i valori nello stesso momento. I ricercatori di tutto il mondo ritengono che i computer quantistici svolgeranno in pochi secondi calcoli che su un computer tradizionale impiegherebbero anni.

Il punto è che sebbene i qubit si possano ottenere in modo diversi - i più avanzati sono basati su circuiti metallici superconduttori o ioni metallici all'interno di campi magnetici - sono tutti instabili, perché gli stati quantici sono molto delicati. Di recente IBM ha annunciato di aver messo a punto una soluzione con 17 qubit, anche se probabilmente per fare tutte le meraviglie pronosticate ne servirebbero diverse migliaia.

Il progetto di Microsoft è una scommessa enorme. L'idea che i qubit basati sull'elusivo fermione di Majorana si dimostreranno molto più affidabili e così facili da realizzare in grandi gruppi. La teoria del quantum computing topologico dice che il dato scritto nelle particelle, tramite un qubit topologico, si dimostrerà resistenze alle perturbazioni che di norma cancellano ciò che è stato memorizzato da un normale qubit.

Leo Kouwenhoven, professore della Delft University of Technology (Olanda), sta lavorando con Microsoft e finora è stato tra quelli che ha sperimentato alcuni dei potenziali avvistamenti più promettenti dei fermioni di Majorana, alle estremità di nanofili semiconduttori progettati ad hoc.

In questo momento lui e altri fisici stanno lavorando su strutture alternative che dovrebbero consentire di rilevare e manipolare le particelle - arrivando così ai primi qubit topologici usabili. Piuttosto che usare piccoli fili, si stanno affidando a fogli piatti di materiale semiconduttore.

Questo metodo, secondo Holmdahl, si adatta alle tecniche di fabbricazione moderne. Per questo quando (o forse se) l'azienda otterrà il suo primo qubit topologico, potrà far scalare la tecnologia più rapidamente rispetto ad altre soluzioni. "Abbiamo una roadmap che ci consente di passare da pochi qubit ad alcune migliaia", ha affermato Holmdahl.

Parallelamente Microsoft sta cercando di capire quanti qubit servono per ottenere risultati utili in compiti come il machine learning o le simulazioni chimiche. Krysta Svore, a capo del gruppo che si sta occupando del tema, afferma di aver individuato come tagliare il numero di qubit necessari per eseguire un'operazione cruciale agli algoritmi quantistici.

Microsoft si è imbarcata senza dubbio in una grande scommessa, tanto che Holmdahl non si è voluto sbilanciare nel dire quando Microsoft riuscirà a realizzare il suo primo qubit topologico. Il dirigente, 52enne, però è ottimista. "Mi ritirerò a breve, penso avverrà prima di quel momento".