Microsoft anuncia un nuevo procesador cuántico y se enfrenta al escepticismo

La noticia suena espectacular. El miércoles, Microsoft presentó un nuevo tipo de chip cuántico llamado Majorana 1, que se basa en bits cuánticos topológicos. Estos bits cuánticos son mucho menos propensos a errores que los utilizados por empresas como Google, IBM o IonQ. Con bits cuánticos topológicos será posible construir ordenadores cuánticos capaces de resolver problemas significativos en tan solo unos años, en lugar de décadas, promete Microsoft.

La empresa habla de un paso adelante decisivo y se refiere a una publicación aparecida el mismo día en la revista “Nature” . Sin embargo, no se menciona ningún bit cuántico topológico, y mucho menos un chip con varios de esos bits. Más bien, se dice que los resultados representan un avance significativo hacia la realización de un bit cuántico topológico. ¿Y dónde se encuentra Microsoft con sus investigaciones?

No hay duda de que los bits cuánticos topológicos acelerarían enormemente la construcción de un ordenador cuántico potente. Las computadoras cuánticas actuales utilizan átomos neutros, iones o pequeños circuitos superconductores para almacenar información. Estos bits cuánticos pueden colocarse en estados que permiten realizar cálculos de forma mucho más eficiente que con los estados de un bit convencional. La esperanza es que algún día podamos resolver problemas que incluso las supercomputadoras actuales no pueden manejar.

Sin embargo, los bits cuánticos que se utilizan hoy en día son muy propensos a errores. Incluso la más mínima perturbación hace que los sensibles estados cuánticos se desintegren y se pierda toda ventaja sobre un ordenador clásico. Por lo tanto, la tendencia es combinar muchos bits cuánticos en un bit cuántico lógico, que es menos propenso a errores que los bits individuales. Google ha demostrado recientemente que este enfoque es prometedor. Sin embargo, se requiere una enorme superestructura de bits cuánticos que no hacen nada más que corregir errores.

Microsoft lleva mucho tiempo adoptando un enfoque diferente. La empresa está intentando desarrollar bits cuánticos que sean inherentemente robustos y, por lo tanto, necesiten corregirse con menos frecuencia. Para ello, la información cuántica debe almacenarse de forma que sea inmune a perturbaciones aisladas. Se dice entonces que la información cuántica está protegida topológicamente.

La investigación sobre estos bits cuánticos topológicos se viene realizando desde hace años. La idea básica es poner un nanocable semiconductor en contacto con un superconductor. Si se aplica un campo magnético paralelo al cable, se deberían formar dos estados de excitación en sus extremos. Estos estados separados espacialmente pero interconectados se denominan estados de Majorana. Teóricamente, son adecuados para almacenar información cuántica.

En la publicación de Nature, los investigadores de Microsoft demuestran cómo se pueden distinguir los dos estados 0 y 1 de un bit cuántico. Sin embargo, no pueden descartar que las diferencias medidas sean causadas por otros efectos en el nanocable y, por lo tanto, no tengan nada que ver con los estados robustos de Majorana. El experimento de Microsoft aún no puede describirse como un bit cuántico topológico, afirma el físico del estado sólido Klaus Ensslin de la ETH de Zúrich.

Sin embargo, eso no impide que Microsoft salga a bolsa y afirme que ha superado un obstáculo crucial en el camino hacia una computadora cuántica tolerante a fallos. Literalmente dice: "Hoy demostramos el primer qubit topológico del mundo".

La publicación fue enviada a Nature hace un año, explica Chetan Nayak, responsable del desarrollo de la computadora cuántica topológica en Microsoft. Desde entonces se han logrado avances considerables. Se ha desarrollado un chip con ocho bits cuánticos topológicos. Además, se demostró cómo dicho bit podría ponerse en un estado que represente simultáneamente los valores 0 y 1. Estos estados de superposición distinguen un bit cuántico de un bit ordinario, que sólo puede representar uno de estos dos valores.

Estos hallazgos adicionales se compartieron esta semana en una reunión con más de cien científicos, dice Nayak. Darpa también está convencida del concepto. El Departamento de Defensa de Estados Unidos decidió recientemente apoyar la construcción de una computadora cuántica topológica.

Si los nuevos resultados de Microsoft son correctos, este sería realmente un gran paso adelante. Sin embargo, mientras no haya publicación, esto no se puede evaluar seriamente.

Microsoft podría haber adivinado que su enfoque sería recibido con escepticismo. No sería la primera vez que se promete demasiado en este ámbito. En 2018, un grupo de investigación financiado por Microsoft en la TU Delft publicó un artículo en Nature que proporcionó evidencia sólida de la existencia de estados de Majorana. Dos años después tuvo que ser retirada . Un grupo de expertos concluyó que los autores sólo habían presentado datos que apoyaban su hipótesis. Se omitieron datos que ponían en duda el éxito del estudio.

Microsoft ha finalizado su colaboración con la TU Delft. Desde entonces, la investigación en el ámbito de los ordenadores cuánticos topológicos se ha llevado a cabo principalmente en los laboratorios de la empresa.

En los últimos años, sin embargo, la propia Microsoft parece haber dudado de su éxito. Paralelamente a la investigación sobre bits cuánticos topológicos, la empresa ha invertido en dos start-ups que se basan en bits cuánticos convencionales: los ordenadores cuánticos de Quantinum calculan con átomos ionizados, mientras que los de Atom Computing calculan con átomos neutros. Junto con ambos socios, Microsoft ha demostrado en los últimos meses cómo se pueden reducir con éxito los errores de bits cuánticos. Solo cuando Microsoft publique todos los datos podremos juzgar si un ordenador cuántico topológico logrará su objetivo más rápidamente.

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