Microsoft ha presentado el chip Majorana 1, un nuevo avance en computación cuántica que promete resolver muchos de los problemas actuales. Su innovación clave es el uso de qubits topológicos, que son más estables y menos propensos a errores que los qubits tradicionales.
Los qubits topológicos son una versión mejorada de los qubits normales. La gran diferencia es que usan una propiedad matemática llamada topología para almacenar información de manera más segura. Funcionan con partículas de Majorana, unas partículas exóticas que pueden mejorar la estabilidad del sistema cuántico.
Para procesar información, estos qubits utilizan un método llamado trenzado cuántico, que los hace menos sensibles a interferencias externas y, por lo tanto, más confiables.
Entre las ventajas que aportan los qubits topológicos estarían:
- Estabilidad: Son menos sensibles a cambios en el entorno, como temperatura o ruido electromagnético.
- Menos errores: No necesitan tanta corrección de errores como los qubits tradicionales.
- Más fáciles de escalar: Son una opción más viable para construir computadoras cuánticas a gran escala.
Los sistemas cuánticos actuales tienen varios problemas:
- Son muy frágiles: Cualquier cambio en el entorno puede hacer que un qubit pierda su información.
- Las operaciones pueden fallar: Los procesos cuánticos no siempre funcionan con precisión.
- Los qubits interfieren entre sí: Lo que genera errores en los cálculos.
- La corrección de errores es complicada: Se necesitan muchos qubits adicionales solo para corregir fallos.
Los qubits topológicos buscan solucionar estos problemas porque su estructura matemática los protege de manera natural.
Comparativa entre chips tradicionales y topológicos
Podemos encontrar una comparación entre los dos tipos de chips, Cuánticos Tradicionales vs. Chips Cuánticos Topológicos
| Característica | Chips Cuánticos Tradicionales | Chips Cuánticos Topológicos (Majorana 1) |
|---|---|---|
| Estabilidad | Frágiles, se alteran con facilidad. | Mucho más estables gracias a la topología. |
| Corrección de errores | Necesitan qubits extra para corregir fallos. | Corrigen errores de forma más sencilla. |
| Cómo funcionan | Se controlan con láseres o microondas. | Se manipulan con trenzados cuánticos. |
| Sensibilidad al entorno | Muy alta (el ruido afecta los cálculos). | Mucho menor (más resistente a errores). |
| Escalabilidad | Difícil de ampliar. | Más fácil de fabricar en grandes cantidades. |
| Disponibilidad actual | En uso por IBM, Google y otros. | Aún en fase experimental. |
Con respecto a los Materiales necesarios para fabricar qubits topológicos, se necesitan materiales especiales:
- Nanohilos semiconductores: Hechos de arseniuro de indio (InAs) o antimoniuro de indio (InSb), recubiertos con aluminio o niobio.
- Superconductores exóticos: Como el tritellururo de tungsteno (WTe₃) o el seleniuro de bismuto (Bi₂Se₃).
- Grafeno y otros materiales bidimensionales: Utilizados en algunos diseños.
- Topoconductores: Un material especial desarrollado por Microsoft para mejorar la estabilidad.
Los materiales necesarios para estos chips se extraen de distintos lugares:
- China: Principal productor de bismuto, indio y grafeno.
- Rusia: Gran reserva de niobio.
- Canadá y Brasil: Exportadores de niobio y otros metales raros.
Mientras que EE.UU. y Europa son líderes en investigación de materiales avanzados.
Un tema interesante es Groenlandia o el Ártico con potencial para nuevas fuentes de estos minerales debido al deshielo.
El impacto en la geopolítica
En conclusión, el chip Majorana 1 es un paso importante en la evolución de la computación cuántica. Al usar qubits topológicos, podría hacer que las computadoras cuánticas sean mucho más confiables y fáciles de construir a gran escala. El impacto de estas tecnologías en el desarrollo de la investigación y desarrollo de nuevos modelos de Inteligencia Artificial será inmenso y convierte estas tecnologías cuánticas en críticas y serán cuestión de estado, ya que estamos hablando de recursos y tecnología limitada y accesible a solo unos pocos.
Por lo tanto, su desarrollo depende de la disponibilidad de materiales especiales y de avances en la tecnología de fabricación. Esto hace que ciertos países y regiones, como Groenlandia y el Ártico, se vuelvan claves en el futuro de esta tecnología ya que abundan las llamadas tierras raras.
Además de estos países, Ucrania, también es un país con importantes yacimiento de minerales y materiales raros, y aunque no es el tema principal de esta publicación, es importante destacar que es un punto importante para entender lo que está ocurriendo allí
Se que es un tema delicado, pero conectar la tecnología, en concreto los avances en la inteligencia artificial, el diseño de chips cada vez más pequeños y sofisticados, y la computación cuántica, junto con las necesidades de energía, y materiales raros, nos permite tener una visión y perspectiva amplia del entorno actual.
Pocas cosas suceden si una razón aunque la razón a veces no es evidente, pero el impacto de estas tecnologías va mucho más allá de los habituales mensaje sobre el impacto en la investigación y descubrimiento de nuevos medicamentos y tecnologías para mejorar el medio ambiente, el impacto suele caer también en la competitividad por los recursos. Algo que siempre hay que tener presente.
Tomás Otero 