Al igual que el que proviene de la parte trasera y pasa frente a todos, mientras que son menos esperados, Microsoft ha logrado un resultado que muchos creían imposible: después de 17 años de investigación, anunció la creación de Majorana 1el primer procesador cuántico basado en qubit topológico. Es un punto de inflexión de época que podría redefinir completamente el panorama de la computación cuántica, superando los límites actuales de las computadoras cuánticas experimentales. La línea de meta, Publicado en un artículo revisado por pares en la revista científica Nature Naturerepresenta un punto de inflexión para la tecnología cuántica. Los científicos de Microsoft lograron crear y controlar partículas que muchos habían juzgado demasiado esquivos para ser explotadas en la construcción de computadoras.
La peculiaridad de Majorana 1 es que usa un nuevo tipo de material llamado «Topy -Corner» (es decir, un conductor de energía topológico; topología Matemáticas de Branca della que estudia los espacios que permanecen sin cambios bajo deformaciones continuas), desarrolladas específicamente para esta tecnología. Este material, Hecho combinando alendio arsenide y aluminiole permite observar y manipular las partículas de Majorana de manera estable. El chip actual ya alberga Ocho quibit topológicospero la verdadera revolución es que con esta arquitectura de Microsoft planea poder insertar Hasta un millón de qubit en un solo chip que el CPU actual. Estos son números que parecían ciencia ficción hasta hace poco y que podrían hacer posibles cálculos cuánticos a nivel industrial.
“Nuestros mejores investigadores han trabajado en este programa durante los últimos 17 años. Es el programa de investigación más largo en la historia de la empresa.«, dijo Zulfi AlamVicepresidente del sector cuántico de Microsoft. «Después de todo este tiempo, finalmente somos mostrando resultados que no solo son increíbles, son reales. Básicamente se redefinirá como la próxima fase del viaje cuántico tendrá lugar «. Atención: Microsoft ha «visto» el camino, pero aún no lo ha recorrido. El chip ha sido experimentado pero solo en una versión preliminar. La forma de llegar allí fue larga y sinuosa, con diferentes falsas alarmas en el camino, incluida la publicación y la posterior retracción de un artículo en 2018 debido a inconsistencias en los datos. Ahora la parte compleja comienza a poder hacerlo, pero al menos Los investigadores entendieron cómo.
Del teórico a lo práctico: las partículas de Majorana
El nombre del procesador rinde homenaje Al físico italiano Ettore Majoranauno de los «Chicos en Via Panisperna«, Que en 1937 teorizó la existencia de partículas firmemente que también eran sus antipartículas. Majorana, genio de la física teórica y alumno de Enrico Fermi, Él desapareció misteriosamente en 1938 Durante un viaje en barco desde Palermo a Nápoles, en circunstancias nunca se aclaró. Su teoría sobre partículas que hoy llevan su nombre cruzó casi un siglo antes de encontrar una aplicación práctica en este innovador chip cuántico.
Las partículas de Majorana permanecieron durante mucho tiempo un concepto puramente teóricotanto que muchos físicos dudaron de la posibilidad de observarlos directamente. En 2014, se observó un análogo matemático de estas partículas en la física de la materia condensada, pero era casi parte de las partículas elementales reales. Por lo tanto, el trabajo de Microsoft representa un paso adelante significativo, Traer estas entidades del reino de la teoría al de la tecnología aplicada. La capacidad de controlar estas partículas abre escenarios completamente nuevos para la computación cuántica.
El Fermi de Majorana Ofrecer una ventaja fundamental sobre los otros estados del tema: La capacidad de mantener la información cuántica mucho más tiempo en comparación con otros enfoques. En las arquitecturas cuánticas tradicionales, las quibits son extremadamente sensibles al ruido ambiental (es decir, a cualquier tipo de interferencia dada por otras partículas ambientales) y Rápidamente pierden su consistencia cuánticaun fenómeno conocido como «decadencia». Por esta razón, en las computadoras cuánticas hechas hasta ahora, las quibits se mantienen en entornos aislados y temperatura cerca del cero absoluto, de modo que Permitir una conducción máxima sin resistencia. El cero absoluto significa que no hay resistencia y los materiales se convierten en superconductores, mientras que simétricamente el riesgo de interferencia y decoepencia se reduce, al menos hasta cuando cuando El cálculo no se completó.
En cambio, Las quibidades topológicas Basado en las partículas de Majorana, por otro lado, almacenan información distribuida a través de toda la estructura, lo que la hace mucho más resistente a los errores. Una solución que permite en teoría no solo renunciar a una «temperatura ambiente“, Pero también en contenedores mucho más pequeños del termo utilizado para arquitecturas tradicionales de computadoras cuánticas. Chip, en resumen ,, en papel similar (incluso si es un poco más grande) a los utilizados por las computadoras clásicas.
La carrera en la computadora cuántica
La competencia en el campo de la computación cuántica es muy ajustada, con compañías como el gigante IBMel gigante Google Y muchos startups especializadas como Iónqsiguiente Diferentes enfoques. Cuando hablamos de «computadora cuántica», de hecho, en realidad hablamos de filosofías y tecnologías completamente diferentesintenta poder conquistar un sector que conocemos bien en teoría, pero que en la práctica aún nos escape porque es muy difícil de alcanzar.
La mayoría de los competidores Use quibit físico que requieren un gran sistema de corrección de errores. Según Jason Zander, Vicepresidente Ejecutivo de Microsoft, Las quibits topológicas de la compañía solo pueden requerir alrededor de 100 renuncias adicionales. Para la corrección de errores para cada qubit operacional, contra los aproximadamente mil necesarios con otras tecnologías.
Proyecto de DARPA
¿Cuándo se basará este prodigio en las fermi de Majorana, las topológicas? Microsoft planea construir una computadora cuántica completa al final de la décadacapaz de realizar un millón de operaciones cuánticas confiables por segundo. Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de La Defensa (DARPA) ha seleccionado a Microsoft como una de las dos compañías que avanzará a la fase final de su programa Sistemas subexplorados para computación cuántica a escala de servicios públicos (US2QC). Este programa está dirigido a desarrollar computadoras cuánticas que se pueden usar a escala industrial en «años, no décadas».
La hoja de ruta de Microsoft incluye varios pasos intermedios antes de alcanzar el objetivo final. El siguiente paso consistirá en la construcción de quibits protegidos de hardwareseguido de la entrelazamiento de estos qubits a través de un proceso llamado «trenzado». La compañía tendrá que crear Un sistema multiquibit más pequeño y demostrar un sistema cuántico completo. Es un plan ambicioso, pero Microsoft ahora parece tener las bases tecnológicas para hacerlo.
Aplicaciones revolucionarias en el horizonte
Pero, ¿para qué sirve una computadora cuántica? ¿Y un millón de qubit son muchos o pocos? ¿Cuánto vale la pena una quibit en comparación con un transistor tradicional? Una computadora cuántica con un millón de qubit podría resolver problemas actualmente intratables para las computadoras clásicas. Las aplicaciones van desde el descubrimiento de nuevos medicamentos hasta el diseño de materiales revolucionarios, desde la simulación de sistemas químicos complejos hasta la optimización de problemas logísticos a escala global. Chean Nayak, compañero técnico de Microsoftenfatizó que «una computadora cuántica con un millón de qubit no es solo un hito, Es una puerta de acceso a la resolución de algunos de los problemas más difíciles del mundo «.
En el campo farmacéutico, una computadora cuántica podría simular con precisión las interacciones moleculares, acelerando drásticamente el desarrollo de nuevos medicamentos. Para la ciencia de los materiales, podría proporcionar las propiedades de los nuevos compuestos antes de sintetizarlos físicamente, abriendo el camino a los superconductores a temperatura ambiente o baterías revolucionarias. En cifradopodría ser una amenaza para los sistemas de seguridad actuales para ofrecer nuevos protocolos de comunicación cuántica imposible de violar.
Sin embargo, el desarrollo lógico de las tecnologías de computación cuántica no es lograr Una herramienta revolucionaria completamente aislada, en vacío neumático, por así decirlo. En cambio, se trata de crear un sistema que pueda funcionar de manera efectiva y eficiente dentro de un conjunto de tecnologías diferentes. Para este Microsoft también anunció Azure Elementos cuánticosuna plataforma para acelerar el descubrimiento científico combinando Cálculo de alto rendimiento, inteligencia artificial y computación cuántica. La compañía también presentó Copiloto para Azure Quantumun modelo de inteligencia artificial especialmente capacitado que puede ayudar a los científicos y estudiantes a generar cálculos y simulaciones cuánticas. Estas herramientas preparan el suelo para una adopción más amplia de la tecnología cuántica.
Un futuro aún incierto
Entonces, ¿estás ahí? ¿Se sirve la revolución? Tal vez sí, pero tal vez no también. A pesar del entusiasmoalgunos expertos mantienen un cierto escepticismo. Jensen HuangCEO de NVIDIA, ha declarado recientemente que las computadoras cuánticas útiles aún están a 20 años de distancia, en marcado contraste con las predicciones de Microsoft. Sankar das Sarmaprofesor de física en la Universidad de Maryland, reconoció que los datos presentados por Microsoft representan un punto de inflexión significativo, pero también enfatizó que todavía existe una pequeña posibilidad de que Los resultados pueden explicarse por diferentes fenómenos Del control de las esquivas partículas de Majorana.
La observación es prudente y tal vez Más cerca de la verdad A cuánto no le gustaría a Microsoft. La ruta de investigación de la compañía de Redmond estaba atormentada por problemas en la realización de componentes capaces de producir y controlar las partículas de Majorana. Antes de este anuncio, algunos inversores en el campo de la computación cuántica habían comparado la búsqueda de Microsoft con fusión fríaque se convirtió en sinónimo de promesas científicas exageradas. Será esencial ver cómo estos resultados preliminares se traducirán en sistemas cuánticos prácticos y escalables.
Mientras tanto, La Majorana 1 todavía representa un paso adelante significativo En el campo de la computación cuántica, que podría alterar radicalmente el panorama tecnológico global. Si Microsoft logra mantener sus promesas, podríamos asistir Una nueva revolución tecnológica Comparable al advenimiento de microprocesadores o Internet o inteligencia artificial. Mientras tanto, la investigación continúa y el fantasma de Ettore Majorana Parece estar flotando en una de las fronteras más prometedoras de la física moderna.