Microsoft da un salto en la computación cuántica con el chip Majorana
Introducción: ¿Por qué es importante la computación cuántica?
Imaginemos una computadora muchísimo más poderosa que las actuales, capaz de resolver problemas que hoy nos llevarían miles de años de cálculo. Esa es la promesa de la computación cuántica. Microsoft da un salto en la computación cuántica con el chip Majorana. A diferencia de las computadoras clásicas, que procesan bits binarios (0 o 1), las computadoras cuánticas usan cúbits – partículas subatómicas que pueden representar 0 y 1 al mismo tiempo gracias a fenómenos de la física cuántica. Esto les permite evaluar múltiples posibilidades simultáneamente, haciendo posible abordar cálculos complejos de forma exponencialmente más rápida que un ordenador convencional en ciertos problemas.
¿Por qué es importante? Porque una computadora cuántica suficientemente avanzada podría revolucionar industrias enteras. Desde diseñar nuevos medicamentos y materiales, optimizar redes de transporte y energía, hasta mejorar la inteligencia artificial, las aplicaciones potenciales abarcan muchos campos. Sin embargo, la computación cuántica aún se encuentra en sus primeras etapas: los prototipos actuales son pequeños y muy propensos a errores, lo que limita los problemas que pueden resolver. Alcanzar la llamada “supremacía cuántica” – cuando un computador cuántico supera a los mejores supercomputadores clásicos en una tarea específica – ya se ha logrado de forma experimental en 2019
agenciasinc.es, pero convertir esa supremacía en utilidad práctica (es decir, resolver problemas del mundo real) requiere máquinas mucho más estables y con muchos más cúbits.
En este contexto, todas las miradas están puestas en los avances que puedan acelerar la llegada de los ordenadores cuánticos prácticos. Recientemente, Microsoft – uno de los gigantes tecnológicos que compiten en esta carrera, junto a IBM, Google y otros – anunció un importante logro que podría acercarnos a esa meta. A continuación, explicamos en lenguaje sencillo en qué consiste este avance de Microsoft, por qué es significativo y cómo podría impactar en la industria y en nuestra vida cotidiana.
El anuncio de Microsoft: el chip Majorana 1
Microsoft ha presentado un nuevo procesador cuántico llamado Majorana 1, basado en una arquitectura innovadora conocida como “núcleo topológico”. ¿Qué significa esto? En esencia, es un diseño de computadora cuántica totalmente distinto a los actuales, que promete reducir drásticamente los errores y escalar a muchos más cúbits de lo que se creía posible en el corto plazo
agenciasinc.es. De hecho, Majorana 1 está diseñado para llegar hasta un millón de cúbits en un solo chip, cuando hoy en día los mejores prototipos cuánticos tienen del orden de apenas unos pocos cientos. agenciasinc.es
reuters.com. La propia Microsoft afirma que este avance podría representar “un cambio significativo” en la reducción de errores y en la capacidad de construir sistemas cuánticos más grandes. agenciasinc.es.
El desarrollo de Majorana 1 se llevó a cabo en los laboratorios de Microsoft en Washington (EE. UU.) y Dinamarca, e incluso ha sido respaldado por la publicación de un estudio científico en la revista Nature, donde se detallan experimentos que confirman la existencia y estabilidad de los componentes cuánticos clave de este chip
agenciasinc.es. Esto significa que no se trata solo de un comunicado de prensa: hay evidencia experimental seria detrás del anuncio.
¿Qué hace diferente al chip Majorana 1?
El nombre Majorana no es casualidad. El chip utiliza un tipo especial de partícula subatómica llamada fermión de Majorana, cuya existencia fue propuesta teóricamente en la década de 1930. Estas partículas son inusuales porque, en cierto sentido, son sus propias antipartículas. Durante casi un siglo habían permanecido como una idea en los libros de física, pero el equipo de Microsoft logró crear y controlar fermiones de Majorana en el laboratorio
agenciasinc.es. ¿Cómo? Mediante la ingeniería de un nuevo material híbrido, combinación de un semiconductor (arseniuro de indio) y un superconductor (aluminio), enfriado a temperaturas cercanas al cero absoluto. En esta estructura nanoscópica – esencialmente un nanocable superconductor – aparecen los fermiones de Majorana en los extremos del cable cuando se aplica el campo magnético adecuado
agenciasinc.es. En Microsoft han bautizado a este tipo de material innovador como “topoconductor”, por su capacidad de generar un estado topológico especial donde emergen estas partículas exóticas.
¿Y por qué tanto interés en estas elusivas partículas? La razón es que permiten construir cúbits mucho más estables. En las tecnologías cuánticas convencionales (como las de IBM o Google, que usan cúbits superconductores estándar), los cúbits son extremadamente sensibles: pequeñas interferencias del entorno pueden hacerlos perder su estado cuántico (un problema llamado decoherencia). Por eso, para que un computador cuántico tradicional funcione, se necesitan muchísimos cúbits extra dedicados a corrección de errores, de manera que por cada cúbit “útil” haya decenas o cientos de cúbits apoyándolo, detectando y corrigiendo fallos. Esto complica enormemente aumentar la escala de los sistemas.
En cambio, los cúbits basados en fermiones de Majorana están protegidos por diseño a nivel de hardware. En términos simples, la información cuántica en un cúbit topológico queda “oculta” del entorno, lo que la vuelve mucho menos vulnerable a perturbaciones externas. Microsoft sostiene que sus cúbits Majorana tienen una tasa de error mucho menor, reduciendo drásticamente la necesidad de corrección de errores por software o cúbits redundantes
agenciasinc.es. En otras palabras, serían cúbits intrínsecamente más estables. Esta característica permitiría construir sistemas cuánticos más grandes y prácticos con menos esfuerzo: si cada cúbit es confiable, no necesitas miles de ellos solo para que el conjunto funcione correctamente agenciasinc.es.
Podemos pensar en la diferencia con una analogía sencilla: los cúbits tradicionales son como bombillas muy frágiles que se funden con facilidad, por lo que necesitas tener muchas de repuesto y sistemas de protección eléctrica complejos; los cúbits de Majorana, en cambio, serían como bombillas de larga duración que casi nunca se funden, reduciendo la necesidad de refuerzos. Microsoft integró estos cúbits especiales en el chip Majorana 1 junto con la electrónica de control necesaria, logrando un procesador cuántico compacto que cabe en la palma de la mano news.microsoft.com
news.microsoft.com. Este diseño híbrido semiconductor-superconductor, según la empresa, es la clave para lograr mayor estabilidad y escalabilidad que otros métodos actuales agenciasinc.es.
Impacto potencial en la industria y la vida cotidiana
El avance de Microsoft es prometedor no solo desde el punto de vista técnico, sino también por lo que podría significar para el mundo real si logra materializarse en computadoras cuánticas funcionales. La compañía se ha fijado como objetivo final construir un ordenador cuántico con al menos un millón de cúbits, ya que se considera que esa es la escala necesaria para resolver problemas de grandísima complejidad que hoy están fuera de nuestro alcance
agenciasinc.es. Con una máquina de ese calibre, se podrían abordar tareas que incluso sumando todas las computadoras clásicas actuales no podemos resolver news.microsoft.com.
¿Qué tipo de problemas son esos? Microsoft dio algunos ejemplos concretos: descomponer microplásticos (los diminutos residuos plásticos que contaminan océanos y alimentos) en subproductos inofensivos, o inventar materiales que se reparen solos para usarlos en construcción, manufactura o medicina
news.microsoft.com. Son desafíos enormes a nivel molecular que requieren una potencia de cálculo astronómica. Un computador cuántico de un millón de cúbits podría simular esas reacciones químicas o propiedades de materiales a nivel atómico de forma directa, algo prácticamente imposible para las supercomputadoras clásicas actuales.
Pero las aplicaciones van mucho más allá de esos ejemplos. A continuación, enumeramos algunos ámbitos clave que la computación cuántica podría transformar en el futuro si se concretan estos avances:
- Industria química y medioambiental: permitiría modelar reacciones químicas con una precisión sin precedentes, facilitando el diseño de nuevos materiales, fármacos y catalizadores. Por ejemplo, se podrían desarrollar catalizadores eficientes para eliminar contaminantes y reducir la contaminación de forma drásticaagenciasinc.es. Esto aceleraría la creación de materiales más resistentes y procesos industriales más limpios, impactando positivamente en el medio ambiente.
- Salud y diseño de medicamentos: al poder simular moléculas complejas en minutos, un computador cuántico avanzado podría descubrir nuevos medicamentos y terapias mucho más rápido que los métodos actuales. Se podría analizar el comportamiento de proteínas y compuestos farmacéuticos a nivel cuántico, encontrando fármacos para enfermedades hoy incurables o mejorando principios activos existentes.
- Inteligencia artificial y computación: los ordenadores cuánticos también podrían optimizar modelos de inteligencia artificial. En particular, mejorarían algoritmos de machine learning y aprendizaje profundo, haciendo que entrenen más rápido o encuentren patrones que las computadoras clásicas no detectanagenciasinc.es. Esto significaría IA más potente y eficiente, con posibles aplicaciones en asistentes virtuales más inteligentes, sistemas de traducción en tiempo real más precisos, o vehículos autónomos más fiables.
- Finanzas y logística: muchas decisiones en finanzas (como la optimización de carteras de inversión) y en logística (rutas de transporte, gestión de inventarios) involucran una cantidad abrumadora de combinaciones posibles. La computación cuántica podría realizar optimización combinatoria a gran escala, encontrando soluciones óptimas en problemas donde los métodos tradicionales demoran demasiado. En la vida cotidiana, esto se traduciría en servicios más eficientes: entregas más rápidas, menores costes de transporte, sistemas financieros más estables, etc.
En resumen, el impacto potencial de lograr computadoras cuánticas útiles sería enorme. Aunque al principio estas máquinas estarían en centros de investigación o empresas especializadas, sus avances se sentirán de forma indirecta en la vida diaria: medicamentos más efectivos, materiales más seguros y duraderos, un entorno más limpio, y tecnologías digitales más avanzadas. Por supuesto, también habrá que gestionar desafíos, como la necesidad de nuevos métodos de seguridad informática (los computadores cuánticos suficientemente potentes podrían romper la criptografía actual, obligándonos a adoptar algoritmos de cifrado post-cuánticos para proteger nuestros datos). Pero en balance, las posibilidades positivas son muy alentadoras.
Comparación con otros avances recientes en computación cuántica
El anuncio de Microsoft llega en un momento de mucha competencia en la carrera cuántica, y es útil compararlo con otros hitos recientes para entender su relevancia. En 2019, Google atrajo la atención mundial al declarar que había logrado la “supremacía cuántica”: su chip cuántico Sycamore resolvió en 3 minutos un cálculo que, según ellos, le tomaría unos 10.000 años al mejor superordenador clásico de la época
agenciasinc.es. IBM, otro líder del sector, cuestionó esa afirmación diciendo que con un enfoque distinto un superordenador podría hacer la tarea en pocos días
agenciasinc.es. Pese al debate, aquel logro de Google fue un hito que demostró el rápido progreso de esta tecnología y encendió aún más la competencia.
Desde entonces, empresas como IBM han seguido ampliando poco a poco la escala de sus procesadores cuánticos. Por ejemplo, en 2022 IBM presentó Osprey, un chip con 433 cúbits (el triple de su predecesor de 127 cúbits del año anterior), marcando un récord en el número de cúbits operando en un solo procesador cuántico hasta ese momento
reuters.com. IBM y otros están trazando hojas de ruta para superar la barrera de los 1000 cúbits e incluso combinar múltiples chips en sistemas modulares para escalar aún más reuters.com
reuters.com. Sin embargo, estos enfoques tradicionales enfrentan el obstáculo mencionado de la corrección de errores: al aumentar el número de cúbits, también aumentan los errores acumulados, y la complejidad de mantener la coherencia cuántica crece enormemente.
Ahí es donde el enfoque de Microsoft con Majorana 1 se diferencia. En lugar de simplemente agregar más cúbits del tipo convencional, Microsoft está desarrollando un tipo de cúbit mejorado en calidad, más resistente a los errores desde su misma naturaleza física. Menos errores implican que se necesitan menos cúbits totales para hacer el mismo trabajo útil, agilizando el camino hacia máquinas funcionales. De hecho, Microsoft afirma que su diseño topológico “reduce drásticamente la cantidad de cúbits necesarios para lograr un sistema funcional, acelerando el camino hacia una computación cuántica útil”
agenciasinc.es. En otras palabras, podría alcanzar la potencia de cálculo deseada con menos cúbits pero más robustos, en vez de con muchísimos cúbits frágiles. Si este enfoque resulta exitoso, Microsoft podría saltar etapas en la carrera, logrando en años y no décadas un prototipo de ordenador cuántico tolerante a fallos (es decir, que maneja sus errores internamente) listo para aplicaciones prácticas news.microsoft.com.
Por supuesto, Microsoft no está sola en buscar soluciones a la corrección de errores. Todos los actores importantes de la computación cuántica investigan métodos para hacer sus cúbits más fiables. Por ejemplo, Google y IBM exploran técnicas de codificación cuántica donde combinan múltiples cúbits físicos para crear uno lógico mucho más estable mediante códigos de corrección cuántica. La diferencia es que Microsoft apuesta por una solución de estado sólido a nivel de materiales (los cúbits topológicos), en lugar de únicamente soluciones de software o de arquitectura modular. Un experto independiente, Philip Kim, físico de la Universidad de Harvard, comentó que los fermiones de Majorana han sido un “tema candente” en física durante décadas, y calificó el trabajo de Microsoft como un “avance emocionante que sitúa a la empresa en la vanguardia de la investigación cuántica”
agenciasinc.es. En su opinión, el enfoque híbrido de Microsoft (que combina semiconductores tradicionales con superconductores exóticos) parece una ruta prometedora hacia chips cuánticos más potentes, aunque reconoce que aún falta demostrar plenamente que funciona a gran escala agenciasinc.es.
En cuanto a plazos, hay diversos puntos de vista en la industria. Recientemente, Jensen Huang – CEO de Nvidia – expresó escepticismo y opinó que la computación cuántica práctica todavía podría estar a dos décadas de distancia. En cambio, competidores como Google e IBM son más optimistas y prevén aplicaciones comerciales en 5 a 10 años
agenciasinc.es. Microsoft, por su parte, evita dar una fecha exacta para lograr un computador cuántico comercial, pero con el anuncio de Majorana 1 insiste en que su enfoque tiene ventajas clave sobre los métodos tradicionales
agenciasinc.es. En un comunicado, la compañía destacó que sus nuevos cúbits podrían superar los desafíos actuales de corrección de errores que enfrentan otras tecnologías, y que “si logramos esta reducción en la tasa de error, el impacto en la computación cuántica será significativo”
agenciasinc.es. En resumen, aunque sigue habiendo cautela sobre cuándo veremos resultados prácticos, Microsoft apuesta a que su avance acelerará el calendario previsto.
Conclusiones
El desarrollo del chip Majorana 1 de Microsoft representa un paso adelante fascinante en la carrera hacia la computación cuántica útil. En términos sencillos, nos acerca a computadoras cuánticas más potentes, estables y escalables, capaces de realizar cálculos que antes estaban relegados al terreno de la ciencia ficción. Un dispositivo de este tipo podría resolver problemas que transformen industrias – desde limpiar el medio ambiente hasta revolucionar la medicina y la inteligencia artificial – e indirectamente mejorar muchos aspectos de nuestra vida cotidiana.
Por supuesto, queda camino por recorrer. Convertir un experimento de laboratorio en un ordenador cuántico funcional con millones de cúbits es un desafío de ingeniería enorme. Los próximos pasos incluirán escalar el número de cúbits topológicos, integrar sistemas de control, y demostrar que efectivamente se pueden ejecutar algoritmos útiles de manera confiable. No obstante, este anuncio indica que estamos pasando de la exploración científica a la innovación tecnológica acelerada en el campo cuántico
news.microsoft.com. Como señalaron los expertos, con este avance Microsoft reafirma su apuesta y se posiciona en la vanguardia de la carrera global por desarrollar sistemas cuánticos funcionales, aunque la pregunta clave es cuándo podrán demostrar todo su potencial en aplicaciones reales agenciasinc.es.
En síntesis, la computación cuántica está avanzando a pasos agigantados. Cada logro, como el de Microsoft con Majorana 1, nos acerca más a un futuro donde estas máquinas extraordinarias dejarán de ser experimentos de laboratorio para convertirse en herramientas cotidianas que impulsen el próximo gran salto de la tecnología y la sociedad. Las próximas décadas serán decisivas y emocionantes en este campo, y quizás antes de lo que pensamos veamos cómo lo cuántico comienza a resolver problemas que hasta ayer parecían insolubles.
Referencias: Microsoft News, Agencia SINC, Reuters, Nature, entre otras fuentes citadas a lo largo del texto:
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