Microsoft ha anunciado la llegada de Majorana 1, al que define como el primer chip cuántico del mundo impulsado por una nueva arquitectura de núcleo topológico.
Con ella se espera dar lugar a 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.
De la misma manera que la invención de los semiconductores hizo posible los smartphones y los ordenadores, los topoconductores y el nuevo tipo de chip ofrecen un camino para desarrollar sistemas cuánticos que pueden escalar a un millón de cúbits.
“Dimos un paso atrás y dijimos: Ok, inventemos el transistor para la era cuántica. ¿Qué propiedades debe tener?”, indica Chetan Nayak, técnico de Microsoft
Esta nueva arquitectura utilizada para desarrollar el procesador Majorana 1 ofrece un camino para implementar un millón de cúbits en un solo chip que puede caber en la palma de la mano.
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Chip topoconductor Microsoft Majorana 1
“Lo que sea que estés haciendo en el espacio cuántico debe apuntar a alcanzar un millón de cúbits, si no es así, vas a chocar con un muro antes de llegar a la escala en la que puedas resolver los problemas realmente importantes que nos motivan”
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.
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.
Un nuevo artículo publicado en Nature describe cómo los investigadores de Microsoft pudieron crear las exóticas propiedades cuánticas del cúbit topológico y también medirlas con precisión, un paso esencial para la computación práctica.
Este avance 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 por Microsoft.
El objetivo era crear nuevas partículas cuánticas llamadas Majoranas y aprovechar sus propiedades únicas para alcanzar el siguiente horizonte de la informática cuántica.
Esquema de un cúbit topológico
Las aplicaciones con fines comerciales también requerirán billones de operaciones en un millón de cúbits, lo que sería prohibitivo con los enfoques actuales, que se basan en un preciso control analógico de cada cúbit.
El nuevo enfoque de medición del equipo de Microsoft permite controlar los cúbits digitalmente, redefiniendo y simplificando enormemente el funcionamiento de la computación cuántica.
Hoy, la compañía ha colocado ocho cúbits topológicos en un chip diseñado para escalar a un millón.
“Desde el principio quisimos crear un ordenador cuántico que tuviera impacto comercial, no solo para liderar la investigación, éramos conscientes de que necesitábamos un nuevo cúbit. Y sabíamos que teníamos que escalar”, afirma Matthias Troyer, técnico de Microsoft.
Microsoft es ahora una de las dos empresas invitadas a pasar a la fase final del DARPA Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC).
Este es uno de los programas que forman parte de la Quantum Benchmarking Initiative, cuyo objetivo es crear el primer ordenador cuántico comercial tolerante a errores, o uno cuyo valor computacional supere sus costes.
Además de fabricar su propio hardware cuántico, Microsoft se ha asociado con Quantinuum y Atom Computing para alcanzar avances científicos y de ingeniería con los cúbits actuales.
Al poder utilizar la mecánica cuántica, las máquinas de un millón de cúbits deberían ser capaces de resolver ciertos tipos de problemas en química, ciencia de materiales y otras industrias que son imposibles de calcular con precisión para los ordenadores clásicos actuales.
