Un nuevo chip abre el camino a crear ordenadores cuánticos que resuelvan problemas complejos en años en lugar de décadas
Para ello, emplea el primer topoconductor del mundo, un material que puede crear un estado completamente nuevo de la materia: ni sólido ni líquido ni gaseoso
El chip cuántico Majorana 1 de Microsoft. / John Brecher
Madrid
Microsoft ha presentado Majorana 1, un nuevo chip cuántico impulsado por una arquitectura conocida como núcleo topológico, con la que espera, dice la compañía, conseguir ordenadores cuánticos comerciales capaces de resolver problemas complejos en años en lugar de décadas.
Para ello, emplea "el primer" topoconductor del mundo, un tipo de material innovador que puede observar y controlar partículas de Majorana para producir cúbits -componentes básicos de los computadores cuánticos-, más fiables y escalables.
Los detalles se publican en la revista Nature y, según los autores, esta nueva arquitectura ofrece "un camino claro" para implementar un millón de cúbits en un solo chip que puede caber en la palma de la mano.
"Este es un paso necesario para que los ordenadores cuánticos ofrezcan soluciones que, de verdad, transformen nuestro mundo, como la descomposición de los microplásticos en subproductos inofensivos o la invención de materiales autorreparables para la construcción, la industria o la sanidad", escribe Microsoft en su web.
Una categoría especial de material
El topoconductor, o superconductor topológico, es una categoría especial de material que puede crear un estado completamente nuevo de la materia. No un estado sólido, líquido o gaseoso, sino un estado topológico, explica la tecnológica.
Esto se aprovecha para producir un cúbit más estable que es rápido, pequeño y puede controlarse digitalmente, "sin los inconvenientes que requieren las alternativas actuales".
El artículo de Nature describe cómo los investigadores pudieron crear "las exóticas propiedades" cuánticas del cúbit topológico y también medirlas con precisión, "un paso esencial para la computación práctica".
Este avance, explican sus responsables, exigió el desarrollo de una estructura de materiales totalmente nueva hecha de arseniuro de indio y aluminio, gran parte de la cual fue diseñada y fabricada átomo a átomo.
Primer núcleo topológico
El objetivo era crear nuevas partículas cuánticas llamadas Majoranas y aprovechar sus propiedades únicas. "El primer núcleo topológico del mundo que alimenta el Majorana 1 es fiable por diseño, incorporando tolerancia a errores en el hardware, lo que lo hace más estable".
Hoy, la compañía ha colocado ocho cúbits topológicos en un chip diseñado para escalar a un millón, informa la web.
"De la misma manera que la invención de los semiconductores hizo posible los smartphones, los ordenadores y, en definitiva, toda la electrónica que nos rodea hoy, los topoconductores y el nuevo tipo de chip ofrecen un camino para desarrollar sistemas cuánticos que pueden escalar a un millón de cúbits. Gracias a esto, serán capaces de abordar los problemas más complejos de nuestro mundo".
El mundo cuántico funciona de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, que no son las mismas leyes de la física que gobiernan el mundo que vemos. Las partículas se llaman cúbits, o bits cuánticos, análogos a los bits, o unos y ceros, que ahora emplean los ordenadores y dispositivos digitales.
Los cúbits son sensibles a las perturbaciones y errores de su entorno, lo que provoca que se desintegren y pierdan información. Su estado también puede verse afectado por la medición, un problema esencial para la computación.
Protección contra el ruido ambiental
Un reto inherente es desarrollar un cúbit que pueda medirse y controlarse, al tiempo que ofrezca protección contra el ruido ambiental que los corrompe.
Los cúbits pueden crearse de distintas formas, cada una con sus ventajas e inconvenientes.
Hace casi 20 años, Microsoft decidió adoptar este enfoque, el de desarrollar cúbits topológicos que, en su opinión, ofrecerían cúbits más estables y que requerirían menos corrección de errores, con lo que se obtendrían ventajas de velocidad, tamaño y capacidad de control.
La desventaja era que hasta hace poco las partículas exóticas que Microsoft buscaba usar, llamadas Majoranas, nunca se habían observado ni generado. No existen en la naturaleza y sólo pueden crearse con campos magnéticos y superconductores.
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Este trabajo, aseguran sus responsables, "confirma que Microsoft no solo ha sido capaz de crear partículas de Majorana, que ayudan a proteger la información cuántica de perturbaciones aleatorias, sino que también puede medir de forma fiable esa información utilizando microondas".
