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Majorana 1 estrena una arquitectura topológica innovadora que promete revolucionar industrias enteras con qubits estables y controlables
Microsoft ha anunciado un hito sin precedentes en la carrera por la computación cuántica: el desarrollo de Majorana 1, el primer chip cuántico basado en partículas Majorana y potenciado por una arquitectura de núcleo topológico. La noticia fue presentada junto a una publicación científica revisada por Nature, validando los resultados obtenidos.
A diferencia de los enfoques anteriores que se basan en qubits frágiles y propensos a fallos, el nuevo chip de Microsoft representa un cambio de paradigma. Está alimentado por el primer topoconductor del mundo – un tipo de superconductor topológico que puede controlar partículas de Majorana para construir qubits más estables, escalables y operables digitalmente.
Según la compañía, esta innovación podría acelerar la llegada de ordenadores cuánticos con un millón de qubits, capaces de resolver problemas considerados imposibles para las máquinas clásicas, y esto en años, no décadas.
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¿Qué son las partículas de Majorana y por qué son importantes?
As Partículas de Majorana, teorizadas por el físico Ettore Majorana en 1937, son entidades cuánticas exóticas que son sus propias antipartículas. Aunque nunca se han observado en la naturaleza en una forma estable, los científicos ya han podido inducir su existencia en condiciones altamente controladas, combinando superconductividad y campos magnéticos.
El gran avance de Microsoft radica en haber conseguido no sólo crear y controlar estas partículas, sino integrarlas en un chip cuántico funcional, midiendo su comportamiento con altísima precisión. Esto fue posible gracias a una nueva pila de materiales construida átomo por átomo, combinando arseniuro de indio con aluminio y otras estructuras nanoscópicas.
El resultado es un cúbit topológico con resistencia a fallos incorporada en el propio diseño del hardware, un salto colosal respecto de los qubits actuales, que requieren una corrección de errores constante y un delicado control analógico.
Un chip cuántico diseñado para escalar hasta 1 millón de qubits
Para Microsoft, cualquier intento serio de computación cuántica debe tener un camino realista para escalar a un millón de qubits. Sólo de esta manera será posible abordar los complejos problemas que involucran la química, la física, la biología, el clima y los materiales avanzados.
La arquitectura utilizada en el chip cuántico Majorana 1 permite no sólo el apilamiento de miles de qubits en un solo chip, sino también su control digital, algo que reduce drásticamente la complejidad de la operación. Los qubits pueden encenderse o apagarse mediante impulsos eléctricos simples, similares a los interruptores de luz, eliminando la necesidad de ajustes individuales para cada unidad.
Además, su diseño compacto permite que el chip quepa en la palma de la mano, lo que lo hace adecuado para su integración en centros de datos de AzureLa plataforma en nube de Microsoft. Esta es una gran ventaja en comparación con las arquitecturas actuales, que requieren sistemas enormes y costosos para mantener la estabilidad de los qubits.
Una computadora cuántica que resuelve lo que las computadoras clásicas no pueden
Según Microsoft, la nueva generación de ordenadores cuánticos será capaz de resolver problemas industriales, científicos y medioambientales hoy insuperables. Algunos ejemplos incluyen:
- Descomponer microplásticos en materiales inocuos o reciclables;
- Creación materiales autorreparables para construcción civil, salud e industria;
- Desarrollar catalizadores personalizados para acelerar las reacciones químicas;
- Explorar enzimas agrícolas para aumentar la fertilidad del suelo y combatir el hambre;
- Diseñar nuevos compuestos químicos y medicamentos con precisión atómica;
- Reducir drásticamente el tiempo y el coste del desarrollo del producto.
Además, la combinación de computación cuántica e inteligencia artificial permitirá a los investigadores describir problemas en lenguaje natural y recibir soluciones exactas, diseñadas qubit por qubit.
Topoconductores: el “transistor” de la era de los chips cuánticos
Chetan Nayak, miembro técnico de Microsoft, comparó los topoconductores con la revolución de los semiconductores del siglo pasado. Así como los transistores hicieron posible la era digital, estos nuevos materiales cuánticos podrían marcar el comienzo de una era en la que las computadoras estén diseñadas para resolver problemas previamente imposibles con velocidad, precisión y confiabilidad.
El topoconductor creado por la empresa no es un sólido, líquido o gas, sino un estado topológico de la materia, donde la información está protegida de perturbaciones externas. Esta característica es esencial para mantener los qubits en funcionamiento el tiempo suficiente para realizar billones de operaciones.
Microsoft avanza en su alianza con DARPA
El proyecto cuántico de Microsoft ha llamado la atención de DARPA (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa), una de las agencias de investigación y seguridad más influyentes de Estados Unidos. La empresa fue seleccionada para la fase final del programa. US2QC, que busca desarrollar una computadora cuántica tolerante a fallas a escala de utilidad.
Segundo Matías Troyer, otro investigador senior de Microsoft, el objetivo desde el principio fue construir una computadora con impacto comercial, no sólo conceptual. La compañía también está colaborando con socios como Quantinuum y Atom Computing, avanzando con qubits de distintos tipos mientras ultima la nueva generación de máquinas con arquitectura propia.
El desarrollo de Majorana 1 requirió una ingeniería de materiales al límite de la precisión. Cada capa de la pila está diseñada para minimizar los defectos que podrían comprometer la estabilidad cuántica. Según Krysta Svore, del equipo técnico de Microsoft, cualquier imperfección podría destruir el qubit.
“Literalmente estamos pulverizando los materiales átomo a átomo. Estos materiales deben estar perfectamente alineados”, explicó Svore. Irónicamente, por eso necesitamos una computadora cuántica: para comprender y predecir estos mismos materiales con mayor precisión.
El futuro cercano: computación cuántica a escala comercial
Microsoft dice que con este nuevo chip está más cerca de su sueño de crear una computadora cuántica práctica, escalable y confiable que integre inteligencia artificial y computación clásica. En lugar de un horizonte lejano de 20 o 30 años, la empresa trabaja con objetivos de implementación en unos pocos años.
La idea es que cualquier persona o empresa, en un futuro próximo, pueda acceder a este poder computacional a través de la nube, mediante Azul cuántico —lo que democratizaría el uso de qubits en aplicaciones del mundo real, desde la ciencia de los materiales hasta el desarrollo sostenible global.
Fuente: Blog oficial de Microsoft
