Si chiama Majorana 1 il nuovo chip quantistico lanciato da Microsoft che aggiunge un tassello fondamentale nella corsa globale al Quantum computing. Si tratta del primo processore di nuova generazione al mondo costruito su qubit topologici, unità di informazione quantistica più robuste rispetto ai qubit tradizionali.
Quella del calcolo quantistico è, infatti, una frontiera affascinante, ma ancora in buona parte inesplorata, in cui teoria e pratica si incontrano su un terreno estremamente complesso, dove ogni avanzamento richiede decenni di studio, intuizione scientifica e un’ingegneria capace di sfidare i limiti fisici della materia.
Ed è in questo contesto che la compagnia di Redmond propone una tecnologia che ha l’obiettivo di superare due tra i più grandi ostacoli che da anni rallentano l’avanzata verso computer quantistici realmente operativi: la stabilità dei qubit e la loro scalabilità.
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Il debutto di Majorana 1: il nuovo chip che sfida i limiti del calcolo classico
Un qubit, ovvero “quantum bit”, è l’unità di informazione nel mondo della computazione quantistica, molto diversa dal tradizionale bit utilizzato nei computer classici e limitato a uno stato di 0 o 1. “Un qubit sfrutta la sovrapposizione, un fenomeno quantistico che gli permette di trovarsi in entrambi gli stati – 0 e 1 – contemporaneamente, aumentando esponenzialmente la quantità di informazioni che possono essere processate in parallelo”, spiega Giancarlo Sudano, senior technical architect data & AI di Microsoft Italia, durante la tappa milanese del Microsoft AI Tour 2025.
Questa capacità di sovrapporsi e influenzarsi a vicenda rende i qubit molto potenti e permette, al contempo, ai computer quantistici di gestire compiti estremamente complessi che sarebbero praticamente impossibili per un computer tradizionale».
La fisica dietro Majorana 1: i fermioni di Majorana
La chiave di questa innovazione risiede nella fisica teorica sviluppata quasi un secolo fa, e nel nome stesso del chip, ispirato al fisico italiano Ettore Majorana, che nel 1938 teorizzò l’esistenza di particelle che sono simultaneamente le proprie antiparticelle, aprendo una prospettiva radicalmente nuova sulla materia e le sue interazioni. Una prospettiva rimasta per decenni confinata agli articoli accademici, fino a quando la frontiera del Quantum computing non ha riscoperto il potenziale trasformativo di queste entità, i cosiddetti fermioni di Majorana, come base per una nuova generazione di qubit.
“Majorana 1 utilizza queste ‘particelle Majorana’ per formare qubit che, a differenza di quelli tradizionali, sono intrinsecamente più resistenti al rumore, come interferenza da parte di campi magnetici ed elettrostatici”, sottolinea Sudano. In altre parole, le informazioni quantistiche non sono più affidate a sistemi vulnerabili, ma incastonate in una struttura fisica in grado di proteggerle in modo naturale, rendendo il sistema quantistico complessivamente più robusto”.
Il ruolo dei topoconduttori: materiali innovativi per una computazione quantistica più stabile
L’elemento centrale di questa innovazione è il topoconduttore, un materiale che combina proprietà conduttive con caratteristiche topologiche, che derivano dalla topologia, “un ramo della matematica che studia le proprietà degli oggetti che rimangono invarianti attraverso deformazioni continue (come il forare o piegare, ma senza tagliare o incollare). Nel contesto dei topoconduttori, la topologia è usata per descrivere e sfruttare particolari comportamenti elettronici, che permettono al materiale di essere particolarmente resistente agli errori e alle interferenze esterne, come i campi magnetici o le fluttuazioni termiche”, ha chiarito il technical architect data & AI di Microsoft.
In questo modo è possibile costruire qubit non più singoli e isolati, ma integrati in una rete di stati collettivi che si proteggono a vicenda dalle fluttuazioni ambientali. È un concetto controintuitivo per chi è abituato alla logica binaria dell’informatica classica. Ma è proprio questa differenza radicale a rappresentare il valore aggiunto del Quantum computing.
I principi alla base dei qubit topologici: sovrapposizione ed entanglement
Un concetto che ha ben chiarito Andrea Benedetti, senior cloud solution architect data & AI di Microsoft Italia: “Siamo abituati a pensare in termini di bit: zero o uno, acceso o spento. Ma il futuro dell’informatica – e forse dell’umanità stessa – passa attraverso una rivoluzione concettuale: quella dei qubit topologici. E non è una semplice metafora. Il calcolo quantistico non è una versione più potente del calcolo tradizionale, ma un sistema completamente diverso, fondato su principi come la sovrapposizione e l’entanglement, che permettono a più qubit di condividere stati e influenzarsi reciprocamente anche a distanza”.
In pratica, quando due o più qubit si intrecciano, secondo il principio – appunto – dell’entanglement, lo stato di un qubit non può essere descritto indipendentemente dallo stato dell’altro, anche se sono separati da grandi distanze. Questo permette di trasmettere informazioni in modo altamente correlato e di eseguire operazioni simultanee su più qubit, senza bisogno di intervenire su ciascuno di essi individualmente.
Supercomputer quantistici scalabili: la visione di Microsoft
Microsoft guarda alla costruzione di un supercomputer quantistico scalabile, capace di eseguire calcoli oggi definiti “intrattabili” anche dai più avanzati supercomputer classici. Secondo la visione dell’azienda di Redmond, nei prossimi anni sarà possibile arrivare a una macchina quantistica composta da milioni di qubit funzionanti in sinergia. Ma non si tratta solo di una sfida ingegneristica: è la possibilità concreta di aprire nuove frontiere in ambiti chiave della società.
“In Microsoft, con il progetto Majorana 1, stiamo lavorando da oltre vent’anni per trasformare l’impensabile in realtà, affrontando problemi computazionali così complessi da risultare ‘(in)trattabili’ per i sistemi classici. Non si tratta solo di fare le stesse cose più velocemente, ma di cambiare radicalmente il modo in cui pensiamo alla computazione”, ha ribadito Benedetti. “Parliamo di un parallelismo implicito, una sovrapposizione di stati, che permette al sistema quantistico di esplorare contemporaneamente molteplici soluzioni: un’architettura completamente nuova, capace di restituirci una potenza di elaborazione che oggi semplicemente non esiste. L’obiettivo? Rendere gestibili tempi di calcolo oggi proibitivi, con un risparmio reale in termini di risorse e consumo energetico. È un cambio di paradigma, non un semplice progresso tecnologico”.
L’impatto del Quantum computing nella società e nelle industrie
È proprio questa capacità di moltiplicare le possibilità computazionali che apre scenari prima inaccessibili: dalla simulazione di molecole complesse alla risoluzione di algoritmi matematici in tempo reale, passando per modelli climatici, nuovi materiali e intelligenze artificiali capaci di apprendere con una profondità oggi impensabile.
“Immaginiamo l’impatto sulla sanità, dove sarà possibile simulare in modo accurato le reazioni chimiche dei farmaci, riducendo drasticamente tempi e costi di sviluppo. Oppure nella finanza, dove i modelli predittivi potranno gestire variabili oggi ingestibili, riducendo i rischi sistemici. Nel settore energetico, l’ottimizzazione dei processi di fusione nucleare o di gestione delle reti intelligenti potrebbe compiere un balzo in avanti. E ancora, governi, industria manifatturiera, automotive: l’intero tessuto economico e sociale è destinato a essere trasformato”, ha concluso Benedetti.
