En un nuevo ejemplo de cómo la informática cuántica está acelerando su desarrollo, Microsoft ha presentado Majorana 1, un procesador cuántico que utiliza qubits topológicos. Algo que, según la compañía, abre la puerta a una mayor estabilidad y escalabilidad en comparación con los diseños de qubits convencionales. Este avance es significativo porque los qubits topológicos son intrínsecamente más resistentes a los errores, un obstáculo importante en el desarrollo de la computación cuántica práctica.

El nuevo procesador se basa en un nuevo tipo de material llamado topoconductor. Para lograr los qubits topológicos, Microsoft ha desarrollado un nuevo tipo de material, el topoconductor, fabricado átomo por átomo, combinando arsenurio de indio y aluminio.

Esta arquitectura permite integrar un millón de qubits en un solo chip. Los qubits topológicos de Microsoft pueden controlarse digitalmente mediante pulsos de voltaje.

El equipo de Microsoft ha colocado ocho qubits topológicos en un chip diseñado para albergar un millón. Un ordenador cuántico de un millón de qubits podría revolucionar campos como la ciencia de los materiales. Microsoft está colaborando con DARPA (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa de Estados Unidos) para evaluar tecnologías cuánticas innovadoras.

Microsoft cree que su enfoque basado en qubits topológicos ofrece un camino prometedor hacia la resolución de problemas que hoy en día son inabordables.

Qué son los qubits topológicos

Los ordenadores cuánticos utilizan qubits como unidad básica de información, de forma análoga a los bits de los ordenadores clásicos. Sin embargo, a diferencia de los bits, los qubits pueden representar un 0, un 1 o una combinación de ambos gracias a las leyes de la mecánica cuántica. Esto les permite realizar cálculos mucho más complejos y resolver problemas que están fuera del alcance de los ordenadores actuales.

Uno de los mayores desafíos en la construcción de ordenadores cuánticos es la sensibilidad de los qubits al ruido y las perturbaciones del entorno, lo que provoca errores en los cálculos. Aquí es donde entran en juego los qubits topológicos. Estos qubits, a diferencia de los convencionales, almacenan la información cuántica de forma no local, lo que los hace más resistentes a las perturbaciones.

El procesador Majorana 1 de Microsoft se basa en un tipo especial de partículas llamadas Majoranas, que solo pueden existir en condiciones muy específicas. Estas partículas se crean en los extremos de nano hilos superconductores y se utilizan para codificar los qubits topológicos.

Según la compañía, esta arquitectura ofrece varias ventajas clave, como una mayor estabilidad (porque los qubits topológicos son intrínsecamente más resistentes a los errores, lo que simplifica enormemente la tarea de corrección de errores cuánticos), mayor escalabilidad (la compañía defiende que la arquitectura de Majorana 1 permite integrar un millón de qubits en un solo chip, un umbral necesario para resolver problemas complejos del mundo real) y con control digital (porque, a diferencia de otros tipos de qubits que requieren un control analógico muy preciso, los qubits topológicos de Microsoft pueden controlarse digitalmente mediante pulsos de voltaje, lo que simplifica enormemente el diseño y la operación del ordenador cuántico, según la compañía).

Un nuevo material: el topoconductor

Para hacer realidad los qubits topológicos, Microsoft ha desarrollado un nuevo tipo de material llamado topoconductor. Este material, fabricado átomo por átomo, combina un semiconductor (arsenurio de indio) con un superconductor (aluminio) para crear las condiciones necesarias para la existencia de las partículas de Majorana.

Además, Microsoft asegura que ya ha colocado ocho qubits topológicos en un chip diseñado para albergar un millón.

Según Microsoft, un ordenador cuántico de un millón de qubits podría revolucionar campos como la ciencia de los materiales, la agricultura sostenible, el descubrimiento de fármacos y la resolución de problemas ambientales. Por ejemplo, podría utilizarse para diseñar materiales auto-reparables, optimizar el uso de fertilizantes o encontrar nuevas formas de descomponer los micro plásticos.

Colaboración con DARPA

El potencial de la tecnología de Microsoft ha sido reconocido por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), que ha seleccionado a la empresa para participar en la fase final de su programa US2QC. Este programa tiene como objetivo evaluar y desarrollar tecnologías cuánticas innovadoras que puedan superar las capacidades de los ordenadores clásicos.

Según Microsoft, este anuncio representa un hito importante en la carrera por construir un ordenador cuántico útil y escalable. Si bien aún quedan muchos desafíos por delante, la empresa cree que su enfoque basado en qubits topológicos ofrece un camino prometedor hacia la resolución de problemas que hoy en día son inabordables.