Majorana 1, el primer procesador cuántico con cúbits topológicos de Microsoft

Majorana 1, desarrollado por Microsoft, es el primero procesador cuántico con cúbits topológicos, un hito que la compañía tecnológica acompaña de la creación de su material topoconductor.

Microsoft ha compartido este miércoles un anuncio que allana el camino hacia los ordenadores cuánticos que permitirán resolver problemas de escala industrial en años, en lugar de en décadas, como por ejemplo, la creación de materiales que se autorreparan, de catalizadores que descompongan los contaminantes en subproductos valiosos o el desarrollo alternativas no tóxicas.

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Se trata de la creación del primero procesador cuántico con arquitectura de núcleo topológico, denominado Majorana 1, que aprovecha el material topoconductor para “observar y controlar las partículas de Majorana [una partícula que es a su vez su antipartícula] para producir cúbits más fiables y escalables, que son los componentes básicos para los ordenadores cuánticos”.

Los topoconductores son un tipo de materia que puede crear un nuevo estado que no es ni sólido, ni líquido ni gaseoso, sino topológico, que se mantiene robusto incluso cuando se deforma, y son excelentes conductores de electricidad. Por su parte, las Majoranas son un tipo de partícula exótica que ocultan información cuántica y son robustas ante la decoherencia.

La decoherencia es un fenómeno importante en computación cuántica. Está ligado a la superposición de los cúbits, la unidad básica de información, que puede verse perturbada con facilidad por el ruido del entorno y que hace que la computación cuántica sea más propensa a los errores, más incluso que cualquier arquitectura computacional clásica. Y esos errores se transmiten de forma instantánea a cada cúbit.

Los investigadores estiman que para alcanzar un computador cuántico tolerante al error se requiere el desarrollo de dispositivos de al menos un millón de cúbits. Precisamente, los topoconductores permitirán desarrollar sistemas cuánticos que puedan escalar a un millón de cúbits.

“Si no es así, chocaremos contra una pared antes de llegar a la escala en la que podemos resolver los problemas realmente importantes que nos motivan”, ha dicho Chetan Nayak, compañero técnica de Microsoft, en una nota de prensa.

La arquitectura de Majorana 1 abre el camino a introducir un millón de cúbits en un solo procesador. Esta arquitectura usa nanocables de aluminio unidos en forma de hache (H), y cada H tiene cuatro Majoranas controlables y hace un cúbit. Las haches, además, se pueden conectar y colocar a través del chip como si fuesen piezas.

Microsoft ha destacado que una de las partes más importantes en esta investigación ha sido conseguir que la pila de materiales fuera adecuada para producir un estado topológico de la materia. Los investigadores optaron por un topoconductor de arseniuro de indio, un compuesto formado por indio y arsénico que ya utiliza en detectores de infarrojos; y se vincula a la superconductividad con al frío extremo.

Majorana 1 es un procesador cuántico que cabe en la palma de la mano y que puede integrar en un ordenador cuántico que pueden desplegarse en los centros de datos de Azure.