El nuevo procesador cuántico de Microsoft ya es una realidad y su nombre oficial es Majorana 1. El primer chip cuántico del gigante de Redmond, impulsa una nueva arquitectura de núcleo topológico que se espera que haga realidad computadores cuánticos capaces de resolver problemas significativos a escala industrial en años, no en décadas.
De la misma manera que la invención de los semiconductores hizo posible los teléfonos inteligentes, las computadoras y la electrónica de hoy, los topoconductores y el nuevo tipo de chip ofrecen un camino para el desarrollo de sistemas cuánticos que pueden escalar a un millón de qubits.
Un nuevo material llamado topoconductor
El topoconductor, o superconductor topológico, es una categoría especial de material que puede crear un estado nuevo por completo de la materia, no un estado sólido, líquido o gaseoso, sino un estado topológico. Esto se aprovecha para producir un qubit más estable que es rápido, pequeño y puede controlarse de manera digital, sin las compensaciones requeridas por las alternativas actuales. Un nuevo artículo publicado en Nature describe cómo los investigadores de Microsoft pudieron crear las exóticas propiedades cuánticas del qubit topológico y también medirlas con precisión, un paso esencial para la computación práctica.
Este avance requirió el desarrollo de una pila de materiales nueva por completo, hecho de arseniuro de indio y aluminio, gran parte de los cuales Microsoft diseñó y fabricó átomo por átomo. El objetivo era crear nuevas partículas cuánticas llamadas Majoranas y aprovechar sus propiedades únicas para alcanzar el próximo horizonte de la computación cuántica, dijo Microsoft.
Majorana 1 aprovecha su nueva arquitectura con el primer topoconductor del mundo, un tipo de material innovador que puede observar y controlar partículas de Majorana para producir qubits más confiables y escalables, que son los componentes básicos de las computadoras cuánticas.
Esta nueva arquitectura utilizada para desarrollar el procesador Majorana 1 ofrece un camino claro para encajar un millón de qubits en un solo chip que puede caber en la palma de la mano. Este es un umbral necesario para que los computadores cuánticos ofrezcan soluciones transformadoras del mundo real, como la descomposición de los microplásticos en subproductos inofensivos o la invención de materiales autorreparables para la construcción, la fabricación o la sanidad. Todos los computadores actuales del mundo que operan juntos no pueden hacer lo que una computadora cuántica de un millón de qubits será capaz de hacer.
Aplicaciones para el nuevo chip cuántico Majorana 1 de Microsoft
El chip cuántico Majorana 1 de Microsoft es capaz de abordar los problemas industriales y sociales más complejos o que demandan una gran cantidad de procesamiento como las investigaciones. Las aplicaciones importantes a nivel comercial también requerirán billones de operaciones en un millón de qubits, lo que sería prohibitivo con los enfoques actuales que se basan en el control analógico ajustado de cada qubit.
Gracias a la computación cuántica Microsoft podría permitir a ingenieros, científicos, empresas y otros diseñar las cosas de manera correcta la primera vez, lo que sería transformador para todo, desde la atención médica hasta el desarrollo de productos. El poder de la computación cuántica, combinado con las herramientas de inteligencia artificial, permitiría a alguien describir qué tipo de nuevo material o molécula desea crear en un lenguaje sencillo y obtener una respuesta que funcione de inmediato, sin conjeturas ni años de prueba y error.
El nuevo enfoque de medición del equipo de Microsoft permite que los qubits se controlen de manera digital, lo que redefine y simplifica de manera importante el funcionamiento de la computación cuántica. Este progreso valida la elección de Microsoft hace años de perseguir un diseño de qubit topológico, un desafío científico y de ingeniería de alto riesgo y alta recompensa que ahora da sus frutos. La compañía ha colocado ocho qubits topológicos en un chip diseñado para escalar a un millón.
La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA, por sus siglas en inglés), una agencia federal que invierte en tecnologías innovadoras que son importantes para la seguridad nacional. Y en esta oportunidad han incluido a Microsoft en un programa riguroso para evaluar si las tecnologías innovadoras de computación cuántica podrían construir sistemas cuánticos relevantes a nivel comercial, más rápido de lo que por lo general se creía posible.
Microsoft es ahora una de las dos empresas invitadas a pasar a la fase final del programa Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC, por sus siglas en inglés) de DARPA, uno de los programas que conforman la Iniciativa de Benchmarking Cuántico más grande de DARPA, que tiene como objetivo ofrecer la primera computadora cuántica tolerante a fallas a escala de utilidad de la industria, o una cuyo valor computacional supere sus costos.
Es importante destacar que el chip cuántico no funciona solo. Existe en un ecosistema con lógica de control, un refrigerador de dilución que mantiene los qubits a temperaturas mucho más frías que el espacio exterior y una pila de software que puede integrarse con la IA y las computadoras clásicas. Todas esas piezas existen, y son construidas o modificadas de manera íntegra.
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