En el mundo de la tecnología, la computación cuántica se perfila como la próxima gran revolución. Microsoft, siempre a la vanguardia, ha dado un paso gigantesco con el desarrollo de Majorana 1, el primer chip cuántico del mundo impulsado por una arquitectura de núcleo topológico. Este chip aprovecha un nuevo estado de la materia llamado “superconductividad topológica” que promete revolucionar la computación cuántica y acercarnos a la resolución de problemas que actualmente son imposibles de abordar. Suena complejo, ¿verdad? Pero no te preocupes, en este artículo te lo explicaremos de forma sencilla.
Imaginemos un material que no ofrece resistencia al paso de la electricidad, como si los electrones fluyeran por una autopista sin tráfico. Eso es la superconductividad, un fenómeno que se conoce desde hace más de un siglo. Ahora bien, la superconductividad topológica es una variante aún más exótica. En este estado de la materia, los electrones no solo se mueven sin resistencia, sino que además forman patrones especiales, como si bailaran en una coreografía subatómica. Este nuevo estado de la materia, la superconductividad topológica, permite la creación de los cúbits topológicos que son la base de Majorana 1.
Este baile cuántico tiene una propiedad fascinante: crea unas partículas llamadas fermiones de Majorana, que son muy especiales porque son su propia antipartícula. ¿Confuso? Imagina una partícula que es como una moneda con una sola cara. No importa cómo la dividas, cada pedazo seguirá teniendo esa misma cara única. ¡Así de especiales son los fermiones de Majorana!
Aunque el concepto de superconductividad existe desde hace tiempo, la superconductividad topológica es un campo relativamente nuevo. Se observó por primera vez en 2021 en un material llamado diteluro de uranio (UTe2). Desde entonces, los científicos han estado explorando sus propiedades y aplicaciones potenciales.
La teoría que explica la superconductividad topológica es compleja, pero se basa en la idea de que los electrones se aparean formando lo que se conoce como “pares de Cooper”. Estos pares se comportan de manera diferente a los electrones individuales y son los responsables de la superconductividad. En el caso de la superconductividad topológica, estos pares de Cooper se organizan en patrones especiales que dan lugar a los fermiones de Majorana.
Basándose en este conocimiento de la superconductividad topológica, Microsoft se embarcó en un viaje para aprovechar su potencial para la computación cuántica. Tras 17 años de investigación, este esfuerzo ha culminado en la creación de Majorana 1, el primer chip cuántico del mundo impulsado por una arquitectura de núcleo topológico. Este chip no solo es un hito en la investigación de Microsoft, sino que también marca un avance significativo en el desarrollo de computadoras cuánticas capaces de resolver problemas a escala industrial en un futuro cercano.
Majorana 1 utiliza los fermiones de Majorana para crear “qubits topológicos”, que son los bloques de construcción de los ordenadores cuánticos. Estos qubits topológicos son más estables y menos susceptibles al ruido que las tecnologías de qubit existentes.
¿Por qué son tan importantes estos qubits topológicos? Porque son mucho más estables que los qubits tradicionales. En la computación cuántica, la estabilidad es crucial, ya que los qubits son muy sensibles a cualquier perturbación del entorno. Los qubits topológicos, gracias a su naturaleza especial, son menos propensos a errores, lo que abre la puerta a la construcción de ordenadores cuánticos más potentes y fiables.
Para crear este chip, Microsoft desarrolló una nueva pila de materiales hecha de arseniuro de indio y aluminio, diseñada y fabricada átomo por átomo. Este material, llamado topoconductor o superconductor topológico, es una categoría especial de material que crea un nuevo estado de la materia, aprovechado para producir un qubit más estable, rápido, pequeño y que se puede controlar digitalmente.
El enfoque de Microsoft para la computación cuántica llamó la atención de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), que incluyó a Microsoft en su programa “Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC)” para evaluar tecnologías innovadoras de computación cuántica. Microsoft ve este reconocimiento como una validación de su plan para construir una computadora cuántica tolerante a fallos con qubits topológicos.
Para controlar los qubits, Microsoft utiliza interruptores digitales que acoplan ambos extremos del nanocable a un punto cuántico, un pequeño dispositivo semiconductor que puede almacenar carga eléctrica. Esta conexión aumenta la capacidad del punto para mantener la carga, y este cambio se mide utilizando microondas. La capacidad del punto para mantener la carga determina cómo se reflejan las microondas en el punto cuántico, lo que proporciona información sobre el estado del qubit.
La paridad del nanocable, es decir, si tiene un número par o impar de electrones, juega un papel crucial en el sistema Majorana 1. El aumento exacto en la capacidad del punto cuántico para mantener la carga depende de esta paridad, lo que influye en el estado del qubit.
El sistema Majorana 1 muestra una estabilidad impresionante. Aunque la energía externa puede romper los pares de Cooper, creando electrones no apareados que pueden cambiar el estado del qubit, esto ocurre con poca frecuencia, solo una vez por milisegundo en promedio.
Microsoft también ha logrado el control basado en mediciones mediante la realización de mediciones de Pauli ortogonales, un hito crucial que desbloquea los próximos pasos en su hoja de ruta hacia la corrección de errores cuánticos escalables. El siguiente paso implica una matriz de tetrones de 4×2.
El sistema Majorana 1 está diseñado como una arquitectura híbrida, que combina un acelerador cuántico con computadoras clásicas. Esto permite que las tareas más adecuadas para la computación cuántica se ejecuten en el acelerador, mientras que las tareas clásicas se manejan en las computadoras tradicionales.
Las posibilidades que ofrece la superconductividad topológica son enormes. Microsoft afirma que Majorana 1 es solo el primer paso hacia la creación de ordenadores cuánticos con millones de qubits. Con esta capacidad de procesamiento, se podrían resolver problemas que hoy en día son imposibles para los ordenadores tradicionales.
Imaginemos poder simular el comportamiento de los átomos y moléculas con una precisión increíble. Esto permitiría crear materiales con propiedades revolucionarias, desde superconductores a temperatura ambiente hasta materiales autorreparables.
Los ordenadores cuánticos podrían acelerar el desarrollo de nuevos medicamentos al simular las interacciones entre las moléculas y el cuerpo humano.
La IA podría dar un salto cualitativo gracias a la capacidad de procesamiento de los ordenadores cuánticos.
La superconductividad topológica y el chip Majorana 1 de Microsoft representan un avance significativo en el campo de la computación cuántica. Este nuevo estado de la materia, junto con la arquitectura de núcleo topológico, ofrece una vía prometedora para la construcción de ordenadores cuánticos escalables y tolerantes a fallos. Aunque todavía estamos en las primeras etapas de esta revolución tecnológica, el futuro se presenta emocionante. La capacidad de controlar el comportamiento cuántico de los electrones podría tener un impacto profundo en diversas industrias, desde la medicina y la ciencia de los materiales hasta la inteligencia artificial. Sin embargo, también es importante considerar las implicaciones éticas y sociales de esta tecnología a medida que avanzamos hacia una era de computación cuánticas.
Microsoft unveils Majorana 1, the world’s first quantum processor powered by topological qubits, fecha de acceso: marzo 10, 2025. https://azure.microsoft.com/en-us/blog/quantum/2025/02/19/microsoft-unveils-majorana-1-the-worlds-first-quantum-processor-powered-by-topological-qubits/
Microsoft’s Majorana 1 Quantum Computing Project | by Arthur R. McPhee – Medium, fecha de acceso: marzo 10, 2025. https://medium.com/@art02623i/microsofts-majorana-1-quantum-computing-project-6d54974ddf40
Superconductores topológicos y fermiones de Majorana – Superconductividad (ICMM-CSIC), fecha de acceso: marzo 10, 2025. https://wp.icmm.csic.es/superconductividad/materiales-superconductores/superconductores-topologicos/
Networking empresarial
Conoce las mejores prácticas y tendencias en software y marketing que empresas como tú han aplicado para alcanzar su éxito. Enterate de todos los eventos digitales gratuitos que aportan ideas valiosas a tu propósito.
