Microsoft presenta Majorana 1: el primer procesador cuántico que allana el camino a los sistemas de un millón de qubits

Microsoft ha presentado Majorana 1, el primer procesador cuántico del mundo basado en una arquitectura de núcleo topológico, lo que supone un importante paso adelante hacia la computación cuántica a escala comercial y tolerante a fallos. El chip aprovecha los qubits tetrónicos -qubits topológicos basados en los modos cero de Majorana (MZM)- para lograr estabilidad y escalabilidad, con una hoja de ruta de un millón de qubits, un umbral crítico para resolver retos industriales como la degradación de microplásticos y los materiales autorregenerativos. El núcleo de Majorana 1 es una heteroestructura superconductora-semiconductora que combina arseniuro de indio y aluminio. Este material «topoconductor» permite un control preciso de las MZM, partículas cuánticas exóticas que codifican la información de forma no local, resistiendo intrínsecamente al ruido y los errores. El diseño, detallado en el último artículo, organiza las MZM en nanohilos en forma de H, formando tetrones de dos caras que suprimen los errores exponencialmente mediante tres factores: la relación entre la brecha topológica y la temperatura, entre la longitud del hilo y la longitud de coherencia, y la lectura por microondas de alta fidelidad.

A diferencia de los qubits convencionales, que requieren un ajuste analógico, la arquitectura de Microsoft utiliza pulsos de tensión digitales para operaciones basadas en mediciones y resistentes a errores. Este enfoque simplifica el escalado: el chip actual alberga ocho tetrones y admite protocolos de detección de errores cuánticos, como los códigos Hastings-Haah Floquet y los códigos ladder descritos en la hoja de ruta técnica de Microsoft. Estos códigos se basan en mediciones Pauli de uno y dos qubits, propias de los tetrones, para detectar y corregir errores sin complejas secuencias de compuertas. El programa US2QC de DARPA validó que la estrategia de Microsoft de dar prioridad a la topología minimiza la sobrecarga y permite crear un futuro sistema de un millón de qubits lo suficientemente compacto como para caber en los centros de datos de Azure. El sistema de medición de la capacitancia cuántica del chip detecta cambios de paridad en microsegundos, logrando una relación señal/ruido crítica para la tolerancia a fallos. Las aplicaciones abarcan el diseño de catalizadores para descomponer contaminantes, la optimización de enzimas para la agricultura y la simulación de nuevos materiales. Microsoft pretende fusionar la computación cuántica, la IA y la computación de alto rendimiento en Azure, acelerando descubrimientos que antes se consideraban a décadas de distancia. Majorana 1 demuestra que los qubits topológicos -una apuesta de alto riesgo- son ahora la piedra angular de los sistemas cuánticos escalables.

Fuente: Microsoft