Microsoft Anuncia su Nuevo Chip Cuántico Majorana 1
Una nueva arquitectura para la computación cuántica
El desarrollo de Majorana 1 ha sido posible gracias al descubrimiento de un nuevo material perteneciente a la clase de los topoconductores. Esta innovación, publicada en dos artículos científicos (uno en Nature y otro en arXiv), allana el camino para la creación de computadoras cuánticas fiables con millones de qubits. Actualmente, los sistemas cuánticos más avanzados solo cuentan con miles de qubits.
El enfoque de computación cuántica topológica ha convencido a la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA), que ha seleccionado a Microsoft para desarrollar un prototipo de computadora cuántica resistente a fallos.
Qubits y computación cuántica: un cambio de paradigma
A diferencia de las computadoras clásicas, que utilizan bits representados por ceros o unos, las computadoras cuánticas operan con qubits. Estos pueden representar simultáneamente los valores de 0 y 1 gracias al principio de superposición cuántica, una propiedad fundamental de la mecánica cuántica.
Este comportamiento permite que los procesadores cuánticos sean exponencialmente más rápidos y eficientes que sus equivalentes clásicos. En 2019, Google demostró la supremacía cuántica con su procesador Sycamore, que resolvió un problema matemático complejo en solo 3 minutos y 20 segundos. En contraste, una supercomputadora convencional como Summit de IBM tardaría aproximadamente 10,000 años en completar la misma tarea.
Sin embargo, los qubits son extremadamente sensibles a interferencias externas. Para preservar su estado cuántico, deben mantenerse en entornos altamente controlados, como temperaturas cercanas al cero absoluto. Las perturbaciones externas pueden inducir errores que afectan la fiabilidad de los cálculos, lo que representa un desafío importante para la computación cuántica.
Majorana 1: el chip cuántico de Microsoft
Nombrado en honor al físico Ettore Majorana, este chip cuántico de Microsoft es diferente a los procesadores tradicionales. Su arquitectura está basada en qubits topológicos, un tipo especial de qubit que aprovecha los estados topológicos de la materia para almacenar y procesar información.
Los qubits topológicos tienen propiedades que los hacen ideales para la computación cuántica:
- Menor sensibilidad a errores causados por el ruido ambiental.
- Menos necesidad de corrección de errores en comparación con otros qubits.
- Mayor facilidad de control digital, lo que facilita su implementación a gran escala.
Estas características permiten imaginar un futuro donde sea factible construir procesadores cuánticos con millones de qubits, lo que ampliaría enormemente las aplicaciones de esta tecnología.
"Hemos reinventado el transistor"
“Así como la invención de los semiconductores hizo posible la creación de los smartphones, los topoconductores y Majorana 1 allanan el camino hacia el desarrollo de computadoras cuánticas escalables con hasta un millón de qubits. Dimos un paso atrás y nos preguntamos: ‘¿Cómo podemos reinventar el transistor en la era cuántica?’”
Para lograrlo, los científicos de Microsoft diseñaron y fabricaron materiales atómicamente precisos, como una combinación de arseniuro de indio y aluminio. Estos materiales permiten minimizar los defectos y mejorar la estabilidad de los qubits topológicos.
El futuro de la computación cuántica según Microsoft
- Construir un prototipo de computadora cuántica resistente a errores en los próximos años.
- Desarrollar máquinas capaces de resolver problemas reales a gran escala.
Entre las aplicaciones potenciales de esta tecnología se encuentran:
- Diseño de materiales autorreparables para la industria.
- Avances en la agricultura sostenible mediante la optimización de fertilizantes y cultivos.
- Descubrimiento de nuevos compuestos químicos para medicamentos y energías renovables.
- Desarrollo de la próxima generación de computadoras cuánticas, aún más eficientes y poderosas.
La presentación de Majorana 1 marca un hito en el desarrollo de la computación cuántica y podría cambiar radicalmente el futuro de la tecnología.
