Microsoft ha dado un paso significativo en la computación cuántica con el lanzamiento de Majorana 1, el primer procesador cuántico basado en la arquitectura Topological Core. Este desarrollo representa un cambio de paradigma en la industria, ya que podría permitir la creación de ordenadores cuánticos capaces de resolver problemas industriales complejos en años, y no en décadas.
El elemento clave detrás de Majorana 1 es el topoconductor, una nueva clase de material que permite manipular partículas de Majorana para construir qubits más estables, fiables y escalables. Microsoft compara este avance con la invención del transistor, que transformó la computación clásica y posibilitó el desarrollo de la electrónica moderna.
Con este enfoque, la empresa busca superar uno de los mayores desafíos de la computación cuántica: la necesidad de millones de qubits operativos para alcanzar aplicaciones comerciales prácticas. Microsoft asegura que con esta arquitectura es posible desarrollar un ordenador cuántico con un millón de qubits, un umbral que haría posible abordar problemas complejos en química, ciencia de materiales, sostenibilidad, salud y muchos otros campos.
Los topoconductores: la clave para una nueva generación de qubits
El desarrollo de Majorana 1 se basa en el uso de topoconductores, un tipo especial de superconductor topológico que permite generar y controlar un nuevo estado de la materia. A diferencia de los estados tradicionales —sólido, líquido y gaseoso—, este nuevo estado topológico facilita la creación de qubits más resistentes a errores y más fáciles de controlar digitalmente.
Este avance ha sido validado en un estudio publicado en la revista Nature, en el que los investigadores de Microsoft describen cómo han conseguido crear y medir qubits topológicos, un hito fundamental en la computación cuántica. Para lograrlo, han desarrollado una nueva pila de materiales fabricados con precisión atómica, compuesta por arseniuro de indio y aluminio, diseñados específicamente para inducir la aparición de partículas de Majorana, cuya estabilidad es clave para la computación cuántica a gran escala.
Según Chetan Nayak, investigador técnico en Microsoft, esta arquitectura representa un enfoque radicalmente nuevo: «Nos preguntamos: ‘Si quisiéramos inventar el transistor de la era cuántica, ¿qué propiedades debería tener?’ Y así llegamos aquí. La combinación precisa y la calidad de nuestra nueva pila de materiales han hecho posible un nuevo tipo de qubit y, en última instancia, una nueva arquitectura cuántica”.
Majorana 1: diseño escalable hasta el millón de qubits
Uno de los principales desafíos de la computación cuántica es la corrección de errores. Los qubits actuales son altamente sensibles a interferencias externas, lo que provoca pérdida de información y limita su escalabilidad. La arquitectura de Majorana 1 incorpora resistencia a errores en el hardware, lo que la hace significativamente más estable que las soluciones convencionales.
Otro aspecto innovador de este diseño es su capacidad de control digital. En los enfoques cuánticos tradicionales, cada qubit requiere un ajuste analógico fino para operar correctamente, lo que complica la escalabilidad. Microsoft ha desarrollado un método que permite controlar los qubits digitalmente, simplificando drásticamente la construcción y el mantenimiento de sistemas cuánticos a gran escala.
«Todo desarrollo en computación cuántica debe tener una ruta clara hacia el millón de qubits. Si no la tiene, no será posible resolver los problemas realmente importantes que nos motivan», destacó Nayak.
Actualmente, Majorana 1 integra ocho qubits topológicos en un procesador diseñado para expandirse progresivamente en futuras versiones. Este avance valida la decisión estratégica que Microsoft tomó hace casi dos décadas, cuando apostó por los qubits topológicos, un enfoque de alto riesgo que ahora comienza a dar resultados tangibles.
El respaldo de DARPA y la carrera por la computación cuántica útil
El desarrollo de Microsoft ha despertado el interés del gobierno de Estados Unidos, a través de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). Microsoft ha sido una de las dos empresas seleccionadas para la fase final del programa Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC), que busca identificar tecnologías emergentes con potencial para acelerar la llegada de ordenadores cuánticos comerciales y funcionales.
DARPA enmarca este programa dentro de su Quantum Benchmarking Initiative, cuyo objetivo es construir el primer ordenador cuántico tolerante a fallos con utilidad real, es decir, un sistema cuya capacidad de cálculo justifique su coste y permita aplicaciones industriales.
Este reconocimiento refuerza la posición de Microsoft en la carrera por la supremacía cuántica, en un sector donde también compiten empresas como IBM, Google y startups especializadas en tecnologías cuánticas.
Aplicaciones potenciales: desde la sostenibilidad hasta la inteligencia artificial
Microsoft subraya que el desarrollo de un procesador con un millón de qubits podría transformar numerosas industrias, gracias a su capacidad para modelar reacciones químicas, interacciones moleculares y procesos físicos con una precisión imposible para los ordenadores clásicos.
Algunas de las aplicaciones clave incluyen:
- Reducción de contaminación y reciclaje de plásticos: La computación cuántica podría identificar catalizadores químicos capaces de descomponer microplásticos y otros residuos contaminantes de manera eficiente.
- Materiales autoreparables: Gracias a la modelización avanzada de estructuras moleculares, sería posible diseñar materiales que se reparen a sí mismos, con aplicaciones en construcción, aviación y electrónica.
- Medicina de precisión y biotecnología: La capacidad de modelar el comportamiento de enzimas y proteínas permitiría desarrollar nuevos fármacos o tratamientos personalizados de alta eficacia.
- Optimización de procesos industriales: La computación cuántica podría revolucionar la fabricación, la logística y la cadena de suministro mediante simulaciones y predicciones ultra precisas.
Según Matthias Troyer, investigador de Microsoft, el verdadero potencial de esta tecnología radica en su combinación con la inteligencia artificial: «Cualquier empresa que fabrique algo podría diseñarlo perfectamente desde el primer intento. La computación cuántica enseñará a la IA el lenguaje de la naturaleza, y la IA podrá proporcionar la receta exacta para fabricar cualquier cosa».
Desafíos técnicos y perspectivas futuras
A pesar del avance que representa Majorana 1, la computación cuántica sigue enfrentando numerosos retos técnicos. La creación y manipulación de qubits estables es un problema complejo, y hasta hace poco, las partículas de Majorana no habían sido observadas ni controladas con fiabilidad.
El reciente estudio de Nature confirma que los investigadores han logrado generar y medir estas partículas con una precisión sin precedentes. Para ello, Microsoft ha desarrollado un método de medición basado en microondas, capaz de detectar cambios de una parte en mil millones de electrones, lo que permite controlar los qubits con extrema precisión.
El procesador Majorana 1, que incluye tanto los qubits como la electrónica de control, tiene un tamaño compacto, comparable a la palma de una mano, y ha sido diseñado para integrarse en centros de datos de Azure Quantum.
«Descubrir un nuevo estado de la materia es un hito en sí mismo. Pero lo realmente importante es cómo usarlo para replantear la computación cuántica a gran escala», concluyó Nayak.
Un futuro más cercano para la computación cuántica
Microsoft reconoce que todavía quedan años de trabajo antes de que los ordenadores cuánticos sean de uso generalizado. Sin embargo, la compañía considera que su apuesta por los qubits topológicos ha sido acertada y que Majorana 1 marca el inicio de una nueva era en la computación cuántica.
El CEO de Microsoft, Satya Nadella, destacó la importancia de este avance: «No se trata de exagerar la tecnología, sino de construir algo que realmente sirva al mundo. Este avance cambiará la computación cuántica en años, no en décadas».
