Apr '25 (edited) • El Editorial del Profe
Majorana 1: cuando el marketing cuántico supera a la física
- Microsoft lo volvió a hacer
Como si de un truco de prestidigitación académica se tratase, apareció en escena con un anuncio que parecía el tráiler de Avengers: Quantum Edition. El protagonista: Majorana 1, un chip cuántico “topológico” que, según ellos, nos llevará a la computación cuántica útil en un abrir y cerrar de ojos. Sin embargo la comunidad científica vio con escepticismo y como debe hacerlo todo investigador espero los resultados con cautela.
Esta investigación viene cocinándose a fuego lento desde los años 30 del siglo pasado, cuando Ettore Majorana, propuso unas partículas teóricas que eran su propia antipartícula, con características simétricas y extremadamente escurridizas. Se les conoce como fermiones de Majorana y son el equivalente cuántico de ver un unicornio albino tocando el violín en la cima del Everest.
2. Fermiones de Majorana y el entrecruzamiento cuántico
La idea, a grandes rasgos, es construir qubits topológicos basados en estas partículas. Los qubits topológicos son un tipo teórico (y muy deseado) de qubit diseñado para la computación cuántica extremadamente resistente al ruido y a los errores. En lugar de basarse en estados locales de partículas, como ocurre con los qubits convencionales (por ejemplo, el spin de un electrón o la polarización de un fotón), los qubits topológicos almacenan información en propiedades globales del sistema, es decir, en la topología del sistema cuántico.
Imagina que en lugar de escribir un número en una hoja de papel (que puede borrarse con facilidad), lo tallas en una roca volcánica que ni un terremoto puede dañar. Esa es la idea de la robustez topológica: el qubit no se altera por pequeñas perturbaciones locales, como el ruido térmico o la vibración de un átomo indiscreto.
2.1. Físicamente: fermiones de Majorana y el entrecruzamiento cuántico
La clave está en que su estado cuántico no se guarda en un punto específico, sino en cómo están entrelazadas ciertas partículas a nivel topológico. Es como decir que tu información no está en la tinta, sino en el número de agujeros del objeto: una taza y un donut son iguales topológicamente porque tienen un solo agujero.
Los qubits topológicos se basan en una idea física exótica: los modos cero de Majorana. Estas son quasipartículas que podrían surgir en ciertos materiales superconductores, y que se comportan como si fueran mitades de un electrón.
La propuesta estrella es que podrías tener dos fermiones de Majorana situados en extremos opuestos de un nano-hilo. Si juntas sus estados, forman un solo electrón. Si los separas, la información queda "partida", y solo puede leerse al acceder a ambos extremos a la vez, lo que los vuelve ultraresistentes a errores locales.
Además, la computación se haría moviendo entrecruzando estas quasipartículas, lo que cambia el estado cuántico del sistema de forma predecible. Como el orden de los cruces importa, esto da lugar a una forma de cálculo cuántico topológicamente protegido.
2.2. Matemáticamente: no abelianos y trenzas
El corazón de la computación topológica es el uso de anyones no abelianos, unas quasipartículas que no existen en 3D pero sí en ciertos sistemas bidimensionales o cuasi-1D. A diferencia de los fermiones o bosones (cuya conmutación cambia solo el signo), estos anyones cambian el estado completo del sistema cuando se intercambian.
Esto permite que los estados cuánticos se representen como trenzas (de ahí el “braiding”), donde cada tipo de cruce entre partículas representa una operación lógica.
Este enfoque no solo es hermoso desde el punto de vista matemático, sino que la información permanece inalterada mientras no se deshagan las trenzas. Es como si los errores tuvieran que deshacer toda tu peinado de cálculo para hacer daño.
3. Qubits topológicos
La idea, a grandes rasgos, es construir qubits topológicos basados en estas partículas. Un qubit que no se arruina con una ligera brisa cuántica, ni colapsa si alguien estornuda en la sala de al lado. A diferencia de los qubits tradicionales que son más delicados que un flan de gelatina con ansiedad existencial, los qubits topológicos serían resistentes al ruido ambiental gracias a que su información no está localizada en una sola partícula, sino distribuida globalmente en el sistema.
Hasta aquí todo suena de maravilla. Ahora entra Microsoft, con su chip “Majorana 1” y un anuncio que, literalmente, coincide con la publicación de un artículo en Nature. Lo que no dijeron es que ese artículo no prueba la existencia de ningún modo de Majorana. Solo presentan un método para medir estados cuánticos en caso de que esos qubits topológicos existieran. Pero ¿y la evidencia? Pues más bien “modo fantasma activado”.
De hecho, la historia tiene antecedentes turbulentos. El equipo de Microsoft no es nuevo en esto de anunciar majoranas sin terminar de verlas. Ya en 2012 uno de sus investigadores estrella dijo “¡eureka!”... y luego “ups”. En 2018, más entusiasmo, más afirmaciones, y en 2021 el artículo tuvo que ser retractado por problemas de integridad científica. ¿Fe ciega en el modelo? Probablemente. ¿Errores honestos? Eso esperamos. Con estos antecedentes, cualquier anuncio debería venir acompañado de un paper bien revisado y avalado por pares académicos.
4. ¿Qué presentó exactamente Microsoft?
Presentó un chip con 8 supuestos qubits topológicos en un material exótico llamado “topoconductor” (una mezcla de arseniuro de indio y aluminio). Prometen que, si todo va bien y no se cae el castillo de naipes, podrán escalarlo a 1 millón de qubits. Una cifra que haría llorar de emoción a cualquier teórico de la complejidad computacional.
Sin embargo, hasta la propia revista Nature fue cuidadosa al señalar que el artículo no prueba la existencia de modos de Majorana. Y el evento científico posterior prometido por Microsoft tampoco trajo mayor claridad. Fue más bien como ir al estreno de una película y descubrir que es solo el tráiler en loop.
El Majorana 1 es potencialmente revolucionario, sin embargo, por ahora, sigue siendo una bonita, elegante, y muy bien vendida promesa. Porque en esta carrera por la supremacía cuántica, la línea entre el avance y el hype parece más difusa que el estado de un qubit sin colapsar.
5. Entonces, ¿Qué tiene de especial un ordenador cuántico topológico?
- Reducción drástica de errores: Se espera que los qubits topológicos necesiten mucho menos corrección de errores que los convencionales.
- Escalabilidad: Menos redundancia implica que podríamos alcanzar computadoras cuánticas útiles con miles, y no millones, de qubits físicos.
- Procesamiento no convencional: Algunas operaciones cuánticas se implementan moviendo las quasipartículas unas alrededor de otras (un proceso llamado entrecruzamiento o braiding), lo que hace que el cálculo esté literalmente “codificado en la forma” del sistema.
Por supuesto, todo esto en teoría. Porque hasta hoy, y a pesar de lo que diga el departamento de marketing de Microsoft, nadie ha demostrado experimentalmente de forma concluyente que estos modos de Majorana existen y pueden manipularse como se desea. Pero si algún día lo logramos, el ordenador cuántico topológico será el tanque blindado en un mundo de qubits de papel.
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Majorana 1: cuando el marketing cuántico supera a la física
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