Pensándolo bien...
Microsoft ha anunciado un avance revolucionario en la computación cuántica al descubrir un "nuevo estado de la materia" que aprovecha la superconductividad topológica. Este estado es una fase especial alcanzada al combinar materiales específicos, como arseniuro de indio y aluminio, bajo condiciones extremas de temperaturas cercanas al cero absoluto y la aplicación precisa de campos magnéticos.
Los superconductores topológicos son materiales que combinan la propiedad de la superconductividad, que es la capacidad de conducir electricidad sin resistencia, con características topológicas, es decir, propiedades geométricas y de simetría que permanecen inalteradas ante deformaciones suaves del sistema. En estos materiales se caracteriza una superconductividad sin resistencia, dado que al enfriarse a temperaturas muy bajas, estos materiales permiten el flujo de corriente sin pérdida de energía; presentan estados protegidos en las fronteras, aunque el interior del material tiene un comportamiento homogéneo, en sus bordes o superficies pueden aparecer estados cuánticos protegidos que son robustos frente a perturbaciones locales, lo que significa que pequeñas imperfecciones o ruidos ambientales no afectan estas propiedades y se predice que alojan fermiones de Majorana, que tienen la peculiar propiedad de ser sus propias antipartículas. Esto es especialmente valioso para la computación cuántica, ya que se espera que los cúbits basados en estos fermiones sean intrínsecamente resistentes a errores.
El fermión de Majorana es una partícula subatómica cuya característica más singular es que es idéntica a su propia antipartícula. Esta propiedad, teorizada por primera vez por el físico italiano Ettore Majorana en 1937, ha generado un gran interés en la comunidad científica debido a sus implicaciones tanto en la física fundamental como en la tecnología aplicada, especialmente en el campo de la computación cuántica.
En el Modelo Estándar de la Física de partículas, la mayoría de los fermiones (como los electrones, quarks y neutrinos) tienen antipartículas distintas; por ejemplo, el electrón tiene como antipartícula al positrón. Sin embargo, Majorana propuso la existencia de partículas neutras en las que no existe tal distinción, permitiendo que la partícula y su antipartícula sean la misma entidad. Esta idea abre la posibilidad de encontrar partículas con propiedades muy específicas que pueden, en principio, exhibir comportamientos que no se observan en otras partículas convencionales.
La búsqueda de fermiones de Majorana ha sido uno de los grandes desafíos experimentales en física de partículas. Aunque se han propuesto diferentes mecanismos para detectarlos, hasta la fecha su existencia aún no ha sido confirmada de manera concluyente en experimentos de alta energía o en el contexto de neutrinos. Algunos experimentos en la Física de neutrinos han sugerido la posibilidad de que estos sean de tipo Majorana, lo que tendría profundas consecuencias para nuestra comprensión del origen de la masa y la asimetría entre materia y antimateria en el universo.
En los últimos años, el concepto del fermión de Majorana ha encontrado un campo de aplicación especialmente prometedor en la computación cuántica. En el contexto de los superconductores topológicos, se teoriza que bajo condiciones extremas de baja temperatura y la presencia de campos magnéticos controlados, pueden emerger estados cuánticos en los bordes de ciertos materiales. En estos estados, se espera que se formen partículas con la propiedad Majorana. La gran ventaja de utilizar fermiones de Majorana en la computación cuántica radica en su robustez intrínseca frente a perturbaciones externas. Esto se debe a que, al ser su propia antipartícula, la información codificada en estos estados resulta menos vulnerable a errores provocados por el ruido ambiental, un problema crítico en la construcción de qubits estables.
Imagen creada con ayuda de ChatpGPT con DALL-E
El uso potencial de fermiones de Majorana para crear qubits topológicos ha impulsado importantes avances teóricos y experimentales. Empresas tecnológicas y grupos de investigación de todo el mundo están trabajando en la fabricación de dispositivos que permitan la detección y manipulación de estos estados exóticos, como ahora anuncia Microsoft. Si se logra dominar esta tecnología, se abriría la posibilidad de construir computadores cuánticos con una capacidad de procesamiento exponencialmente mayor y con una tolerancia a errores significativamente mejorada, lo que transformaría campos tan diversos como la criptografía, la simulación de materiales y la inteligencia artificial.
Además, el estudio de los fermiones de Majorana no solo es relevante para la tecnología, sino también para profundizar en los fundamentos de la teoría cuántica y la Física de partículas. La verificación de su existencia podría responder preguntas fundamentales sobre la simetría de las leyes de la naturaleza y el comportamiento de la materia en condiciones extremas. Por ello, la investigación en este campo continúa siendo una frontera emocionante y desafiante en la Ciencia moderna.
El fermión de Majorana es una partícula teorizada hace casi un siglo que ha resurgido en el siglo XXI como un candidato clave para revolucionar la computación cuántica y para enriquecer nuestra comprensión de la física subatómica. Su peculiar propiedad de ser idéntico a su antipartícula y su potencial aplicación en la creación de qubits robustos hacen de este tema uno de los más fascinantes y prometedores en la investigación contemporánea.
Debido a estas propiedades, los superconductores topológicos están en el centro de la investigación para desarrollar cúbits topológicos, que podrían permitir construir ordenadores cuánticos más estables y escalables, ya que la protección de los estados cuánticos contra el ruido es uno de los mayores retos en este campo. Con este nuevo enfoque, Microsoft espera avanzar hacia la creación de ordenadores cuánticos escalables y tolerantes a fallos, que en teoría podrían integrar hasta un millón de cúbits en un solo chip. Este progreso podría abrir la puerta a resolver problemas computacionales extremadamente complejos, desde el descubrimiento de nuevos medicamentos hasta el diseño de materiales innovadores, transformando así múltiples sectores industriales y científicos.
Estos avances se reflejan en el desarrollo del chip cuántico denominado Majorana 1, cuya investigación ha sido publicada en revistas científicas de alto prestigio, marcando un hito importante en el camino hacia una computación cuántica práctica y comercial. Aclaramos, no obstante que Microsoft utiliza el término "nuevo estado de la materia" para referirse a la superconductividad topológica que han logrado en su investigación. Este estado no es uno de los tradicionales (sólido, líquido, gas o plasma), sino una fase en la que ciertos materiales, bajo condiciones extremas como temperaturas cercanas al cero absoluto y la aplicación de campos magnéticos específicos, exhiben propiedades cuánticas únicas. La denominación de "nuevo estado de la materia" enfatiza que se trata de una fase de la materia con características que antes solo se habían teorizado y que, gracias a estos avances, ahora pueden ser explotadas para aplicaciones tecnológicas de alto impacto, como la computación cuántica. Al crear cúbits más robustos y escalables, Microsoft pretende superar uno de los mayores desafíos de la tecnología cuántica: la decoherencia y la inestabilidad de los cúbits. En suma, Microsoft llama "nuevo estado de la materia" a este fenómeno porque se ha alcanzado una fase topológica que ofrece propiedades extraordinarias para la manipulación de información cuántica, abriendo el camino hacia la construcción de ordenadores cuánticos prácticos y más eficientes.
Sopa de letras: EL CHIP MAJORANA
Soluciones: EROSIÓN DE LOS SILICATOS