Chip Majorana 2 da Microsoft: qubits com vida de 20 segundos e computador quântico escalável previsto para 2029

Microsoft revelou o Majorana 2 na Build 2026 em São Francisco — seu segundo chip de computação quântica topológica e um avanço significativo em uma aposta que a empresa vem fazendo há mais de uma década. Os qubits do Majorana 2 têm vida média de 20 segundos, com alguns durando até um minuto. Esse número importa enormemente na computação quântica, onde a fragilidade da coerência dos qubits historicamente foi o principal obstáculo para construir sistemas capazes de realizar trabalho útil.

Para comparação: os qubits supercondutores convencionais, abordagem usada por IBM e Google, normalmente mantêm coerência por centenas de microssegundos a dígitos únicos de milissegundos. O Majorana 1, primeiro chip topológico da Microsoft anunciado em fevereiro de 2025, representou uma prova de conceito de que qubits topológicos poderiam ser fabricados. O Majorana 2 representa o que o CEO Satya Nadella descreveu na Build como 'o começo da escala de engenharia' — não apenas provar a física, mas demonstrar as melhorias de fabricação necessárias para construir qubits confiáveis em volume.

O que torna os qubits topológicos diferentes

Os designs convencionais de qubit codificam informação quântica no estado de um único objeto físico — um circuito supercondutor, um íon aprisionado ou um fóton — o que os torna inerentemente sensíveis a ruído ambiental. Um campo eletromagnético parasita, uma vibração ou um raio cósmico pode colapsar o estado quântico e causar um erro.

Qubits topológicos codificam informação de forma diferente. Em vez de um único objeto físico, eles armazenam informação quântica nas propriedades globais de um sistema físico — especificamente, na configuração de quasipartículas exóticas chamadas férmions de Majorana que emergem nos limites de certas interfaces semicondutor-supercondutor. Como a informação é codificada em uma propriedade topológica e não em um estado local, ela é inerentemente mais resistente a perturbações locais. Ruído ambiental precisa perturbar toda a topologia global do sistema para causar um erro, não apenas uma partícula.

Essa proteção teórica tem sido o apelo dos qubits topológicos desde que a abordagem foi proposta pela primeira vez. O desafio tem sido demonstrar que funciona na prática — que férmions de Majorana podem realmente ser criados, controlados e lidos em dispositivos fabricados. O Majorana 1 forneceu a primeira validação experimental. O Majorana 2 melhora significativamente a vida útil do qubit, que é a métrica que determina mais diretamente se os qubits topológicos podem cumprir sua promessa teórica.

A nova pilha de materiais

As principais mudanças no Majorana 2 são em nível de materiais. A abordagem anterior usava alumínio como supercondutor em contato com arsenieto de índio (InAs) semicondutor. O Majorana 2 substitui o alumínio por chumbo como supercondutor e adiciona arsenieto de índio e antimônio (InAsSb) junto com arsenieto de índio na região ativa do semicondutor.

O chumbo tem um gap supercondutor significativamente maior que o alumínio — a barreira de energia que protege o estado supercondutor de perturbações térmicas. Um gap maior significa maior estabilidade em temperaturas de operação e mais robustez contra os tipos de flutuações térmicas e eletromagnéticas que causam erros. A camada de arsenieto de índio e antimônio modifica a estrutura de banda da interface semicondutor-supercondutor de maneiras que criam uma fase topológica mais estável — o regime no qual os férmions de Majorana se formam e persistem.

Essas melhorias de materiais foram identificadas e otimizadas com a ajuda do Microsoft Discovery, a plataforma de agentic AI da empresa para pesquisa científica (anunciada na Build 2026 como geralmente disponível). A Microsoft está rodando um loop de feedback onde sistemas de AI ajudam a projetar experimentos, analisar resultados e propor modificações de materiais — então a equipe de fabricação implementa essas propostas e a AI analisa os resultados. A pilha de materiais do Majorana 2 é em parte produto dessa colaboração humano-AI em ciência de materiais.

Cronograma: 2029 em vez de 2033

O anúncio comercialmente mais significativo na revelação do Majorana 2 é a revisão do cronograma. A Microsoft havia previsto anteriormente um computador quântico de 'escala utilitária' — capaz de resolver problemas práticos além do alcance dos computadores clássicos — para aproximadamente 2033. Esse cronograma foi alterado para 2029, uma aceleração de quatro anos.

A visão da Microsoft para o que significa 'quântico escalável' é específica: um único chip contendo mais de um milhão de qubits. As abordagens atuais para escalonamento quântico — incluindo a arquitetura modular multi-chip da IBM que visa centenas de qubits lógicos até o final dos anos 2020 — envolvem conectar vários processadores menores. A Microsoft acredita que a estabilidade dos qubits topológicos e o menor footprint físico permitem integrar muito mais qubits em um único chip, eventualmente alcançando a densidade de um milhão de qubits necessária para computação tolerante a falhas sem complexidade modular.

A meta de 2029 é ambiciosa. Exige não apenas manter as melhorias do Majorana 2 em escala, mas também resolver o controle de qubits em densidades muito além das demonstrações atuais, implementar correção de erros quânticos de forma eficiente e integrar eletrônicos de controle clássicos com o hardware quântico criogênico. Cada um desses é um desafio de engenharia substancial.

Como o Majorana 2 se compara ao campo

O cenário de computação quântica em 2026 tem várias abordagens críveis em paralelo, cada uma com diferentes trade-offs:

O roadmap da IBM visa 100.000 qubits físicos até 2033, usando qubits transmon supercondutores em processadores modulares conectados. A vantagem de curto prazo da IBM é que seu hardware existe em escala hoje — a empresa tem mais de 100 sistemas quânticos disponíveis via IBM Quantum cloud. A limitação é que os tempos de coerência mais curtos dos qubits supercondutores exigem mais overhead para correção de erros quânticos.

A equipe de quantum AI do Google demonstrou supremacia quântica em 2019 e continuou escalando matrizes de qubits supercondutores. O chip Willow do Google em 2024 demonstrou correção de erros quânticos abaixo do limiar — ou seja, mais qubits melhorando em vez de piorar as taxas de erro — um resultado marcante. A abordagem do Google e da Microsoft são semelhantes em substrato, mas diferem na filosofia de design de qubits.

IonQ, Quantinuum e outros usam qubits de íons aprisionados, que naturalmente têm tempos de coerência mais longos que qubits supercondutores e fidelidade de porta muito alta. As limitações são velocidade operacional e escalonamento — sistemas de íons aprisionados são lentos comparados a sistemas supercondutores, e construir grandes matrizes de íons aprisionados é mecanicamente complexo.

A abordagem topológica da Microsoft, se a vida útil do qubit e as melhorias de estabilidade demonstradas no Majorana 2 escalarem para sistemas maiores, oferece um caminho potencial para as contagens de qubits necessárias para computação tolerante a falhas com menos overhead do que abordagens pesadas em correção de erros. O 'se' está fazendo um trabalho significativo nessa frase — o Majorana 2 é um chip com um pequeno número de qubits topológicos demonstráveis, não um sistema executando algoritmos quânticos. Mas a métrica de vida útil do qubit é convincente o suficiente para que a abordagem mereça ser levada a sério ao lado das alternativas mais estabelecidas.

O que 2029 realmente significaria

Um computador quântico tolerante a falhas com utilidade prática até 2029 remodelaria múltiplas indústrias. Descoberta de medicamentos e ciência de materiais são as aplicações mais frequentemente citadas: a simulação quântica de interações moleculares poderia projetar drogas e novos materiais que computadores clássicos não conseguem modelar com precisão. Criptografia é a outra grande aplicação — computadores quânticos podem quebrar criptografia RSA e de curva elíptica em escala suficiente, razão pela qual os padrões de criptografia pós-quântica do NIST finalizados em 2024 existem.

O cronograma de 2029 deve ser lido como uma ambição, não uma garantia. Os prazos da computação quântica historicamente escorregaram. Mas as melhorias de materiais do Majorana 2 e a vida útil do qubit de 20 segundos são resultados verificados experimentalmente, não projeções — e essa base é significativamente melhor do que onde a abordagem topológica estava há 18 meses.

Fontes: Microsoft News; Tom's Hardware; The Next Web