Microsoft anuncia avances en un tipo de qubit completamente nuevo

Hasta ahora, se han comercializado dos tecnologías principales de computación cuántica. Un tipo de hardware, llamado transmón, consiste en bucles de cables superconductores unidos a un resonador; lo utilizan empresas como Google, IBM y Rigetti. En cambio, empresas como Quantinuum e IonQ han utilizado iones individuales mantenidos en trampas de luz. Por el momento, ambas tecnologías se encuentran en un lugar incómodo. Se ha comprobado claramente que funcionan, pero necesitan algunas mejoras significativas de escala y calidad antes de poder realizar cálculos útiles.

Microsoft anuncia avances en un tipo de qubit completamente nuevo

Puede ser un poco sorprendente ver que Microsoft apuesta por una tecnología alternativa llamada “qubits topológicos”. Esta tecnología está lo suficientemente alejada de otras opciones como para que la empresa acabe de anunciar que ha elaborado la física para fabricar un qubit. Para entender mejor el enfoque de Microsoft, Se realizó una entrevista con el ingeniero de Microsoft Chetan Nayak sobre los progresos y planes de la empresa.

La base de un qubit

Microsoft empieza a ir por detrás de algunos competidores porque la física básica de su sistema no está del todo resuelta. El sistema de la compañía se basa en la producción controlada de una “partícula de Majorana”, cuya existencia sólo se demostró en la última década (e incluso entonces, su descubrimiento ha sido controvertido).

La partícula recibe su nombre de Ettore Majorana, que propuso la idea en la década de 1920. En términos sencillos, una partícula de Majorana es su propia antipartícula; dos partículas de Majorana que difieren en su espín se aniquilarían si se encontraran. Hasta ahora, ninguna de las partículas conocidas parece ser una partícula de Majorana (todas, excepto los neutrinos, no lo son definitivamente). Pero el concepto ha perdurado por la posibilidad de crear cuasipartículas de Majorana, o sea, un conjunto de partículas y campos que, en ciertos contextos, se comporta como si fuera una sola partícula.

La cuasipartícula más destacada es probablemente el par de Cooper, en el que dos electrones se emparejan de forma que se altera su comportamiento. Los pares de Cooper son necesarios para que la superconductividad funcione.

Nayak afirmó que el sistema de Microsoft implica un cable superconductor y sus pares de Cooper correspondientes. En circunstancias normales, tener un electrón adicional no apareado supone un coste en la energía total del sistema. Pero en un cable suficientemente pequeño y en presencia de campos magnéticos, es posible pegar un electrón al final del cable sin ningún coste energético. “En un estado topológico y en un superconductor topológico, acabas teniendo estados que pueden, sin coste energético, absorber un electrón adicional”, aseguró Nayak aseguró.

Al tratarse de mecánica cuántica, el electrón no está localizado en el extremo del cable donde se inserta, sino que está deslocalizado en ambos extremos. “Los dos extremos son las partes real e imaginaria de esa función de onda cuántica, básicamente”, dijo Nayak. Estos estados finales se denominan modos cero de Majorana, y Microsoft dice ahora que los ha creado y ha medido sus propiedades.

De cuasipartícula a qubit

Por sí solos, los modos cero de Majorana no son utilizables como qubits. Pero Nayak mencionó que es posible vincularlos a un punto cuántico cercano. (Los puntos cuánticos son piezas de un material con un tamaño tal que son más diminutas que la longitud de onda de un electrón en ese material). Describió un cable en forma de U con modos cero de Majorana en cada extremo y esos extremos en proximidad a un punto cuántico.

“Se puede, como proceso virtual, hacer que un electrón haga un túnel desde el punto cuántico hacia un modo cero de Majorana y que un electrón haga un túnel desde el otro modo cero de Majorana hacia el punto cuántico”, mencionó Nayak aseguró. Estos intercambios alteran la capacidad del punto cuántico para almacenar carga (su capacitancia, en otras palabras), una propiedad que puede medirse. Nayak también mencionó que las conexiones entre el cable y los puntos cuánticos pueden ser controladas, permitiendo potencialmente que los modos cero de Majorana se desconecten, lo que ayudaría a preservar su estado.

Microsoft no ha llegado a enlazar un punto cuántico. Pero ha realizado un trabajo considerable para conseguir que el estado topológico funcione en el cable. Los materiales que utiliza la empresa son relativamente inusuales: aluminio como hilo superconductor y arseniuro de indio como semiconductor que lo rodea. Microsoft está fabricando todos los dispositivos.

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Jessica Ávila

Jessica Ávila

Me apasiona la música y todo lo relacionado con lo audiovisual desde muy joven, y crecí en esta carrera que me permite utilizar mis conocimientos sobre tecnología de consumo día a día. Puedes seguir mis artículos aquí en Elenbyte para obtener información sobre algunos de los últimos avances tecnológicos, así como los dispositivos más sofisticados y de primera categoría a medida que estén disponibles.

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