En un anuncio que generó gran emoción en el mundo de la ciencia y la tecnología, Microsoft afirmó haber dado un paso fundamental hacia el desarrollo de una computadora cuántica útil, viable, tolerante a fallos, escalable y comercializable antes de una década.
La declaración, publicada en la revista Nature, señala el logro de la empresa en la creación de un procesador cuántico con base en un nuevo estado de la materia, conocido como superconductividad topológica.
Este avance podría representar un hito en la computación cuántica, una de las tecnologías más prometedoras del futuro, pero también una de las más complejas y difíciles de desarrollar.
Superposición
La computación cuántica se basa en los principios de la mecánica cuántica, una teoría física que describe el comportamiento de las partículas subatómicas. A diferencia de las computadoras tradicionales, que utilizan bits para procesar información en forma de 0s y 1s (ceros y unos), las computadoras cuánticas utilizan qubits, también llamados bit cuántico, que son unidades de información cuántica.
Los qubits tienen una propiedad única conocida como superposición, lo que les permite existir simultáneamente en múltiples estados. Esto, junto con otras características cuánticas como el entrelazamiento, hace que las computadoras cuánticas tengan un poder de procesamiento mucho mayor que las computadoras clásicas en ciertos tipos de problemas, como la simulación de moléculas y materiales, la optimización y la criptografía.
Sin embargo, la computación cuántica enfrenta varios desafíos técnicos que deben superarse para que esta tecnología sea viable y útil.
Uno de los mayores obstáculos es la decoherencia cuántica, que ocurre cuando los qubits pierden su estado cuántico debido a interferencias externas, como las fluctuaciones térmicas o el ruido en el entorno. Esta pérdida de coherencia cuántica puede llevar a errores en los cálculos, lo que dificulta el uso de computadoras cuánticas para tareas prácticas.
Existen varios enfoques para tratar de mejorar la estabilidad de los qubits, pero todos tienen sus limitaciones. Por ejemplo, los qubits superconductores, que se usan en algunos de los dispositivos cuánticos más avanzados, son muy sensibles a las fluctuaciones de temperatura y a la radiación electromagnética. Los qubits con base en átomos atrapados pueden ser más estables, pero su control es más complicado.
Superconductividad topológica
El avance de Microsoft para terminar con estos inconvenientes se basa en el descubrimiento de la superconductividad topológica, un estado especial de la materia que a diferencia de la superconductividad convencional permite la creación de partículas cuánticas que protegen la información de los errores.
Estas partículas, conocidas como fermiones de Majorana, fueron predichas en los años 30 por el físico Ettore Majorana.
Los fermiones de Majorana tienen la propiedad de ser sus propias antipartículas, lo que les da habilidades especiales que podrían ser aprovechadas para crear qubits más robustos.
En el trabajo de Microsoft los investigadores han logrado generar un material capaz de soportar este estado cuántico, lo que permite la creación de qubits topológicos, que a diferencia de los convencionales están protegidos por la naturaleza misma del estado cuántico en el que se encuentran, lo que los hace más resistentes a las fluctuaciones externas y reduce la tasa de errores. Esto podría mejorar significativamente la fiabilidad y la eficacia de las computadoras cuánticas.
Además, la creación de qubits topológicos facilitaría realizar operaciones cuánticas más complejas y escalar el sistema de manera más eficiente, un desafío importante en la computación cuántica.
El equipo de Microsoft ha trabajado durante años en el desarrollo de qubits topológicos, utilizando materiales especiales y técnicas avanzadas para crear estructuras que puedan alojar fermiones de Majorana.
Aunque la creación de este estado cuántico es extremadamente compleja y solo se ha logrado en condiciones controladas, el avance de Microsoft marca un hito importante hacia la creación de una computadora cuántica más poderosa.
Este logro representa un paso fundamental hacia la creación de una computadora cuántica funcional y comercializable, aunque queda todavía trabajo por hacer, especialmente en la fabricación a gran escala de estos sistemas.
Para los expertos la computación cuántica tiene un enorme potencial para revolucionar industrias como la farmacéutica, la Inteligencia Artificial (IA), la criptografía y la simulación de materiales.
Si se superan los obstáculos restantes, las computadoras cuánticas podrían cambiar drásticamente la forma en que se procesa la información y resolver problemas que hoy parecen imposibles.
Breve cronología de la computación cuántica
1982 Richard Feynman y David Deutsch proponen la idea de las computadoras cuánticas.
1994 Peter Shor desarrolla el algoritmo cuántico para la factorización de números grandes, mostrando el potencial de la computación cuántica.
2000 IBM, Google y otras empresas comienzan a trabajar en computadoras cuánticas experimentales.
2019 Google anuncia la “supremacía cuántica” con su procesador Sycamore de 53 qubits.
2020 Microsoft y otras empresas desarrollan avances en corrección de errores cuánticos y qubits topológicos.
2024 Se registran los primeros avances significativos en aplicaciones cuánticas para el mundo real.
2025 Microsoft asegura haber hallado un nuevo estado de la materia para desarrollar ordenadores cuánticos en pocos años.