Ni sólido, ni líquido, ni gaseoso: Microsoft presenta un ordenador cuántico que crea un nuevo estado de la materia

Se trata del primer chip topológico que permitirá, según la compañía, conseguir hacer la realidad la computación cuántica en cuestión de años y no de décadas

Computación cuántica: ¿qué hay detrás de la tecnología que esconde al gato de Schrödinger?

El chip cuántico Majorana 1 que acaba de presentar Microsoft microsoft

19/02/2025
Actualizado 20/02/2025 a las 13:29h.

La física dice que todas las partículas tienen su propia partícula 'archienemiga' (antipartícula) por la que, de encontrarse, se acaban destruyendo mutuamente. Por ejemplo, el antagonista del electrón es el positrón. O el protón se aniquila si se encuentra con el antiprotón. Este equilibrio 'destructivo' ... se mantuvo más o menos estable en las mentes de los científicos hasta que, allá por el año 1937, el físico italiano Ettore Majorana (conocido, además de por su inmenso trabajo, por acabar desapareciendo en extrañas circunstancias) teorizó que existía una extraña partícula, el fermión de Majorana, que podía ser a la vez su partícula y su propia antipartícula.

Décadas después de que Majorana teorizara sobre ella, sus especiales características empezaron a hacer soñar a los expertos en ordenadores cuánticos, esos cuyas 'tripas' están basadas en los fenómenos que ocurren en el contraintuitivo mundo de la Majorana, donde puede haber una partícula en dos sitios a la vez o dos se pueden entrelazar de forma instantánea aunque las separen miles de millones de kilómetros de distancia). ¿Y si podían utilizar el fermión de Majorana como un cúbit que, a diferencia de los bits clásicos que solo pueden representar un único valor binario (los 0 o 1 en los que se comunican nuestros ordenadores), pueden estar en dos estados a la vez (0 y 1 simultáneamente, como el gato de Schrödinger vivo y muerto a la vez)? No solo eso, según la teoría, si conseguían manipular estas partículas, no solo era viable el sistema cuántico, sino más robusto y fiable.

Pero el reto no era tan sencillo: las partículas de Majorana han estado esquivando a los físicos durante mucho tiempo, ya que no existe en la naturaleza y solo se crea gracias a campos magnéticos y superconductores. Y, aunque en los últimos años se han hecho grandes avances, manipularlas no ha sido tarea sencilla. Que se lo digan a Microsoft, que lleva 20 años detrás de ello. Ahora el gigante tecnológico afirma que lo ha conseguido con su chip Majorana 1, el primer transistor cuántico que, según Microsoft, podría allanar el camino para tener computadoras cuánticas universales no en décadas, como estaba previsto con la actual tecnología, sino en años. Algo que supondría, por ejemplo, tratamientos totalmente personalizados, fábricas con procesos optimizados al dedillo o incluso «el fin del hambre en el mundo» debido a la creación, por ejemplo, de fertilizantes especializados para cada necesidad del suelo, aseguran desde la compañía. Sus resultados acaban de publicarse en la revista 'Nature'.

Un largo camino

Los transistores han hecho posible que hoy tengamos no solo ordenadores, sino teléfonos móviles o aparatos 'inteligentes' por doquier. Son la base de toda la electrónica actual. Tras años de investigación infructuosa, el equipo buscó un enfoque parecido para sus máquinas cuánticas. «Dimos un paso atrás y dijimos 'Bien, inventemos el transistor para la era cuántica. ¿Qué propiedades necesita tener?'», explica Chetan Nayak, miembro técnico de Microsoft. Lo primero, era crear un chip que pudiera escalarse hasta el millón de cúbits. «Si no tienes esta capacidad, te encuentras con un muro antes de llegar a la escala en la que puedas resolver los problemas realmente importantes que nos motivan», afirma Nayak.

Porque los expertos señalan que un ordenador cuántico que no tenga un millón de cúbits no podrá enfrentarse a retos como la factorización o la modulación de moléculas, operaciones matemáticas tan grandes -y jugosas para campos como la medicina, con tratamientos a la carta para cada persona; la economía, con inversiones tan calculadas que permitan beneficios ahora impensables; o la industria, con fábricas inteligentes totalmente optimizadas- que son impensables incluso para los mejores superordenadores clásicos.

No obstante, Microsoft reconoce abiertamente que aún no lo ha conseguido. «Para eso aún quedan años de investigación», dice la empresa. Sin embargo, asegura que ya está en camino gracias al primer topoconductor Majorana 1. «Es una categoría especial de material que puede crear un estado de materia completamente nuevo: ni sólido, ni líquido, ni gas; sino un estado topológico», afirman desde la compañía. Este chip tiene múltiples ventajas: es más estable que el resto (el problema de estos bits cuánticos es que es muy fácil 'molestarlos' y que se destruyan, por lo que su vida es muy corta), más rápido (tiene una arquitectura más simple que el resto de sistemas cuánticos, según la compañía), pequeño y se puede controlar digitalmente.

De momento, la empresa ha colocado ocho cúbits topológicos en un chip que cabe en la palma de la mano. Además, Majorana 1 se integra en un sistema más grande, una suerte de 'nevera' criogénica que mantiene el chip a temperaturas más frías que las del espacio exterior. Esto le permite, junto con el material del que está hecho (arsenio de indio, que se utiliza para aplicaciones como detectores infrarrojos), mantenerse en el voluble estado cuántico. Pero, además, el equipo se puede integrar con sistemas de inteligencia artificial o con ordenadores clásicos. «Desde el principio queríamos hacer una computadora cuántica para el impacto comercial, no solo para el liderazgo intelectual», señala Matthias Troyer, miembro técnico de Microsoft. «Sabíamos que necesitábamos un nuevo cúbit. Sabíamos que teníamos que escalar».

El ejército, con la vista puesta en lo cuántico

Que EE.UU. está ahondando en la cuántica con fines militares no es un secreto: en los últimos años está invirtiendo en conocer el potencial real de las aplicaciones de esta nueva era de la computación. En esta línea se enmarca el programa Sistemas Subexplorados para Computación Cuántica a Escala de Utilidad de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), del que Majorana 1 ha entrado en la fase final.

«El objetivo es entregar la primera computadora cuántica tolerante a fallas a escala de utilidad de la industria, o una cuyo valor computacional exceda sus costes», afirman. No están solos en este viaje: Google presentó el pasado mes de diciembre su chip Willow, que con 105 cúbits en su chip superconductor (otra tecnología diferente para conseguir manejar las partículas cuánticas) afirma que puede resolver en 5 minutos una tarea en la que el mejor ordenador tardaría más tiempo del que lleva el universo existiendo. O IBM, que llega hasta los 133 con Heron. De forma paralela, China está apostando fuerte también por otros sistemas, como el circuito óptico de muestreo de bosones. Una carrera cuántica por llevarse al gato de Schrödinger al agua y ser el primero en disfrutar de todas las aplicaciones prometidas por la computación del futuro.