Descobre tudo sobre o Chip Quântico Majorana 1 da Microsoft, o primeiro chip quântico baseado em qubits “topológicos“. Aprende como esta tecnologia pode transformar a computação.

O Que É a Computação Quântica?

Antes de mergulharmos nos detalhes do Chip Majorana 1, é importante compreender o que é a computação quântica e por que ela é tão revolucionária.

A computação quântica é uma tecnologia de processamento de informação que usa princípios da física quântica para realizar cálculos.

Ao contrário dos computadores tradicionais que usam bits (0 ou 1) para processar informação, os computadores quânticos usam qubits, que podem representar múltiplos valores simultaneamente devido à superposição quântica.

Características essenciais:

• Qubits: Podem ser 0, 1 ou ambos ao mesmo tempo.
• Superposição: Permite processar várias possibilidades simultaneamente.
• Entrelaçamento: Conecta qubits de forma que atuem como um sistema único. Ou seja, o estado de um qubit está diretamente ligado ao estado de outro, independentemente da distância entre eles.

Potencial revolucionário:

• Resolver problemas complexos em minutos que levariam anos em computadores clássicos.
• Possibilitar avanços em criptografia, descoberta de medicamentos, previsão climática e IA.

Introdução ao Chip Quântico Majorana 1

A Microsoft leva 20 anos a trabalhar em segredo num projeto para construir um chip quântico que fosse superior a todos os computadores do mundo juntos. E, recentemente, Satya Nadella, o CEO da Microsoft, afirmou que criaram um chip chamado Majorana 1 que permitirá construir computadores quânticos funcionais não em décadas, como alguns previam, mas em anos.

O Chip Quântico Majorana 1, desenvolvido pela Microsoft, representa um marco significativo em direção à computação quântica prática. Este chip é o primeiro a utilizar uma nova arquitetura baseada em topocondutores, que são materiais inovadores capazes de controlar partículas de Majorana. As partículas de Majorana são subpartículas teóricas que são notáveis por atuarem como as suas próprias antipartículas.

O Majorana 1 é o primeiro chip quântico do mundo a usar topocondutores, que criam um novo estado da matéria chamado de “topológico“. Segundo a Microsoft, este estado não é sólido, nem líquido, nem gasoso, mas sim um novo estado da matéria que permite a criação de qubits mais estáveis e menos propensos a erros.

A Microsoft afirma que este novo estado da matéria permite criar supercondutividade “topológica“.

O chip é fabricado com uma combinação de arseneto de índio (semicondutor) e alumínio (supercondutor), o que permite o controlo preciso das partículas de Majorana. A Microsoft refere que o chip pode ser escalado até um milhão de qubits, o que o tornaria mais poderoso do que todos os computadores atuais juntos.

Ao contrário dos qubits tradicionais, que são muito sensíveis a perturbações ambientais, os qubits “topológicos” do Majorana 1 são projetados para reduzirem significativamente a necessidade de mecanismos de correção de erros adicionais.

Esta é a mãe de todas as promessas que Silicon Valley já fez ao mundo. Mas há dúvidas, há alguns físicos de renome que têm desafiado a veracidade do que a Microsoft afirma. O exagero e as promessas impossíveis de comprovar são comuns no âmbito da computação quântica. Mas isto que a Microsoft fez parece diferente. O detalhe do que contam e a segurança nas suas promessas não têm precedentes.

Neste artigo vamos desvendar esta história. Uma história que começa com um génio italiano perdido em 1938 e culmina com um avanço que poderá mudar tudo. A magnitude da promessa e a confiança da Microsoft no projeto fazem com que as críticas por parte de alguns físicos sejam ainda mais intrigantes.

A Corrida para a Computação Quântica

A computação quântica leva anos a ser o Santo Graal da tecnologia. O primeiro protótipo chegou em 1998, há 27 anos. E à data de publicação deste artigo, março de 2025, já temos computadores quânticos, mas ainda não são suficientemente práticos para resolver problemas do mundo em grande escala e isto porque há dois grandes obstáculos.

O primeiro é que os qubits, as unidades básicas da computação quântica, são frágeis, perdem o seu estado útil com facilidade por mudanças infinitesimais nas condições nas quais estão. A esse tempo útil sem erros chama-se tempo de coerência.

O segundo obstáculo é a escalabilidade, fazê-los crescer, porque quanto mais qubits se adiciona, mais erros aparecem. Por enquanto, só conseguimos montar um computador quântico com 504 qubits, mas para que sejam úteis, vamos precisar de um milhão de qubits, de temperaturas próximas do zero absoluto, de câmaras de vácuo para bloquear ruído e vibrações.

Os especialistas continuam a afirmar que a computação quântica não chegará até 2040. Outros falam de várias décadas. Mas agora chega a Microsoft com uma promessa que soa quase impossível, que a computação quântica chegará em anos. E tudo isto é possível ao resgatar uma ideia de há quase um século.

O Génio Desaparecido

Para entender o anúncio da Microsoft, primeiro temos de conhecer o homem por detrás do nome do seu chip quântico, Ettore Majorana. O Ettore Majorana foi um dos físicos mais brilhantes do século XX. Um génio italiano que publicou poucos estudos, porque pensava que as suas ideias eram óbvias e cujo desaparecimento continua a ser ainda um enigma. Majorana nasceu a 5 de agosto de 1906, em Catânia, e juntou-se em Roma ao lendário grupo de físicos liderado por Enrico Fermi. E Fermi, que recebeu o Nobel da Física em 1938, considerava Majorana um génio único, alguém com uma intuição quase sobrenatural para a Física.

Em 1937, Majorana previu algo extraordinário, a existência de uma partícula que seria a sua própria antipartícula.

Os físicos chamaram-lhe Neutrino de Majorana. Nessa época, isso soava a ficção científica, mas a história de Majorana não termina com as suas descobertas. No dia 25 de março de 1938, após obter uma cátedra na Universidade de Nápoles, Majorana escreveu cartas enigmáticas aos seus familiares e amigos, em uma das cartas a um amigo disse “não te preocupes, não é o que parece” e depois apanhou um barco de Nápoles para Palermo e nunca mais se soube nada dele.

Suicidou-se? Fugiu para a América para escapar da guerra? Viveu escondido num mosteiro? O mistério nunca foi resolvido, mas o seu legado científico sobreviveu. E agora, quase um século depois, a Microsoft, tendo por base a sua teoria, diz ter criado os chamados Modos Zero Majorana (MZMs) para construir um novo tipo de computador quântico.

A Partícula de Majorana

O Que é Que o Majorana descobriu?

Vamos imaginar que o universo é como uma caixa de Lego muito grande. Tudo o que vemos à nossa volta, como as estrelas, os planetas, tu e eu, são feitos de peças pequeninas chamadas partículas.

E, entre essas peças estão os fermiões, que são como os blocos básicos de construção, eletrões, protões e neutrões. Estes são os que formam a matéria, ou seja, tudo o que podemos tocar e ver.

O interessante é que quase todas essas partículas têm um gémeo oposto, algo assim como o seu reflexo num espelho, mas com uma diferença chave, é que têm carga contrária. E a esses gémeos chamamos antipartículas, por exemplo, o eletrão tem o seu antieletrão, que se chama positrão.

E se esses gémeos se encontram e chocam um com o outro, aniquilam-se e convertem-se num brilho de luz, como se explodissem e deixassem energia no seu lugar.

E o que o Majorana pensou foi na existência de uma partícula que fosse a sua própria antipartícula, ou seja, uma partícula que, em certo sentido, poderia existir e não existir ao mesmo tempo. Normalmente, cada peça de Lego tem o seu gémeo oposto, como o eletrão e o positrão, que se aniquilam quando se tocam, mas esses Neutrinos que o Majorana imaginou poderiam ser diferentes, eles não precisariam de um gémeo, porque seriam o seu próprio oposto, como uma peça de Lego que ela mesma é o seu reflexo ao mesmo tempo.

Se o Majorana tem razão, isso poderia ser uma pista para entender como se formou o Universo. Em 1938, isto era teoria, mas nos anos 2000, físicos como Alexei Kitaev sugeriram que os fermiões de Majorana poderiam aparecer como novos estados da matéria, como os supercondutores “topológicos” e aqui é onde entra em ação o dinheiro e os investigadores da Microsoft.

O Projeto Secreto da Microsoft

Vamos até 2005, a Microsoft começa a investigar a ideia de utilizar a teoria das partículas de Majorana para fazer qubits mais estáveis, porque essas partículas, se existirem, manteriam o seu estado perfeito, além de vibrações, ruídos e qualquer alteração e, assim sendo, não precisariam da correção de erros que há noutros sistemas quânticos.

Os qubits feitos com essas partículas seriam como super-heróis da tecnologia.

E, durante 20 anos, a Microsoft trabalhou discretamente, colaborou com equipas como a da Universidade de Delft, na Holanda, e, em 2018, esta equipa holandesa acreditou ter detetado sinais de fermiões de Majorana em nanofios supercondutores. Contudo, em 2021, o projeto sofreu um revés, o estudo teve de ser retirado por erros nos dados, as evidências não eram conclusivas. Nesse momento, muitos pensaram que a Microsoft tinha desistido, mas em 2025, surpresa, a Microsoft anunciou o chip quântico Majorana 1.

Embora o sucedido, os investigadores da Microsoft seguiram em frente com a sua visão e em 2025, criaram algo incrível, criaram um material condutor novo e descobriram que pode entrar num estado nunca antes visto, o chamado estado “topológico“.

Isto significa que este material pode conduzir eletricidade, mas não como o faz o cobre ou o ouro, é uma forma totalmente nova de se comportar, algo que nunca tinha sido visto na natureza até agora.

Satya Nadella, o CEO da Microsoft, disse no X: “A maioria crescemos a aprender que há três estados principais da matéria: sólido, líquido e gasoso. Hoje, isso mudou.“

Não é que os manuais de ciência sejam obsoletos, mas a Microsoft parece ter encontrado um novo estado da matéria, o estado “topológico“.

E a Microsoft inventou um novo material, os topocondutores, que combinam arseneto de índio (um semicondutor) e alumínio (um supercondutor) e quando os arrefecem quase a zero absoluto, uma temperatura mais fria que a do espaço, formam-se nanofios diminutos. Nas extremidades desses nanofios (supercondutores “topológicos“) aparecem os Modos Zero Majorana (MZMs), que são como padrões especiais de eletrões.

A Microsoft diz que viu estes Modos e que pode controlá-los. E como estes nanofios são tão pequenos e os Majorana aparecem precisamente nas suas pontas, os qubits podem ser super pequenos. Pelo que, cabe um milhão num chip do tamanho de uma mão.

A peça essencial do sistema, o qubit, é muito mais potente que o bit, porque é capaz de estar em pelo menos três estados, o zero, o um e uma combinação dos dois. Ora, os qubit de Majorana 1 comportam-se exatamente assim, as partículas podem estar separadas, podem estar juntas ou podem aniquilar-se e essas transições ocorrerão num espaço mínimo subatómico.

Em suma, os qubit de Majorana 1 serão mais estáveis, mais rápidos e mais compactos. Pelo que poderão simular moléculas para curar doenças, desenhar materiais impossíveis ou fabricar baterias que não precisam de recarregar-se, mas podem demonstrá-lo?

As Dúvidas e Os Próximos Passos

A Microsoft publicou um artigo na prestigiosa revista Nature para apoiar as suas afirmações, mas o estudo recebeu críticas e alguns físicos dizem que precisam de mais provas.

O Que Sabemos com Certeza e que Aspetos têm Que se Demonstrar nas Fases Posteriores do Projeto?

Sabemos que o chip Majorana 1 existe fisicamente e sabemos que a Microsoft publicou evidências revistas por outros especialistas que sugerem que detetaram comportamentos consistentes com as partículas de Majorana. Pelo que estamos convencidos que eles fizeram uma descoberta excecional.

Porém, outros especialistas, como o físico Sergey Frolov, da Universidade de Pittsburgh, assinalam que os resultados do estudo publicado na revista Nature não são conclusivos, segundo eles, o que a Microsoft demostra poderia ser explicado por fenómenos mais simples, não necessariamente por partículas de Majorana.

Há, portanto, a necessidade de que outros investigadores possam aceder às experiências para verificar os procedimentos e os resultados.

Sabemos também que o chip Majorana 1 tem na sua primeira versão 8 qubits e isto está muito longe do milhão que prometem. E conseguir adicionar mais qubits ao chip será um desafio de engenharia muito grande.

A Microsoft aponta que os seus chips são estáveis e controláveis digitalmente, mas ainda não há nenhuma evidência pública de que executaram uma prova computacional básica com o Majorana 1.

A Microsoft promete mais detalhes na Cimeira da Sociedade Física Americana, conhecida como APS Global Physics Summit.

Quando Saberemos Se o Majorana 1 Acelera a Chegada da Computação Quântica Útil em Grande Escala?

Para construir um computador quântico funcional baseado no Majorana 1, a Microsoft precisa levar a cabo um processo muito caro, tanto em termos de dinheiro como de tempo e esse processo implica demostrar provas de conceitos computacionais, criar software e algoritmos específicos, desenvolver sistemas de deteção e correção de erros, demonstrar a escalabilidade do chip, integrar o chip com infraestrutura criogénica complexa.

Assim, apenas saberemos em alguns anos se podemos confiar no que diz o estudo.

A mim parece-me que este anúncio da Microsoft é muito prometedor e faz-me lembrar o surgimento do primeiro chip integrado viável, desenhado por Robert Noyce, em 1959. Este chip tinha apenas uma dúzia de transístores. E poucos confiaram na sua ideia e hoje, toda a tecnologia que usamos baseia-se nessa ideia tão simples.

O Amanhecer da Cumputação Quântica ou Um Sonho Por Cumprir

O Majorana 1 é um avanço real na pesquisa quântica e disto não há dúvida, mas a sua promessa de revolucionar a computação em anos, não em décadas, depende de que a Microsoft consiga superar todos os obstáculos que mencionei.

Satya Nadella, o CEO da Microsoft, disse que veremos o seu computador quântico entre 2027 e 2029 e se dentro de 5 anos existirem esses computadores quânticos que resolvem problemas impossíveis até à data, recordaremos este anúncio como o ponto de partida. Se não, será só mais uma história de promessas que não se cumpriram.

E tu, o que achas? Deixa a tua opinião nos comentários e vemo-nos no próximo artigo, que será ainda melhor que este.