El chip Majorana 2 de Microsoft cuenta con qubits que duran 20 segundos — y un ordenador cuántico escalable para 2029

Microsoft presentó Majorana 2 en Build 2026, en San Francisco —su segundo chip de computación cuántica topológica, y un avance significativo en una apuesta que la compañía lleva haciendo desde hace más de una década. Los qubits de Majorana 2 tienen una vida media de 20 segundos, y algunos llegan hasta un minuto. Esta cifra es enormemente relevante en computación cuántica, donde la fragilidad de la coherencia de los qubits ha sido históricamente el principal obstáculo para construir sistemas capaces de realizar trabajo útil.

En comparación: los qubits superconductores convencionales, el enfoque que utilizan IBM y Google, suelen mantener la coherencia durante cientos de microsegundos o, como mucho, unos pocos milisegundos. Majorana 1, el primer chip topológico de Microsoft anunciado en febrero de 2025, fue una prueba de concepto de que los qubits topológicos podían fabricarse. Majorana 2 representa lo que el CEO Satya Nadella describió en Build como "el comienzo de la escala de ingeniería" —no solo demostrar la física, sino mostrar las mejoras de fabricación necesarias para producir qubits fiables en volumen.

Qué hace diferentes a los qubits topológicos

Los diseños de qubits convencionales codifican la información cuántica en el estado de un único objeto físico —un circuito superconductor, un ion atrapado o un fotón—, lo que los hace inherentemente sensibles al ruido ambiental. Un campo electromagnético disperso, una vibración o un rayo cósmico pueden colapsar el estado cuántico y provocar un error.

Los qubits topológicos codifican la información de otra manera. En lugar de un único objeto físico, almacenan la información cuántica en las propiedades globales de un sistema físico —concretamente, en la configuración de cuasipartículas exóticas llamadas fermiones de Majorana que emergen en los límites de ciertas interfaces superconductor-semiconductor. Dado que la información está codificada en una propiedad topológica y no en un estado local, es inherentemente más resistente a perturbaciones locales. El ruido ambiental debe perturbar toda la topología global del sistema para provocar un error, no solo alterar una partícula individual.

Esta protección teórica ha sido el atractivo de los qubits topológicos desde que se propuso el enfoque. El desafío ha sido demostrar que funciona en la práctica —que los fermiones de Majorana pueden realmente crearse, controlarse y leerse en dispositivos fabricados. Majorana 1 proporcionó la primera validación experimental. Majorana 2 mejora significativamente la vida útil del qubit, que es la métrica que determina más directamente si los qubits topológicos pueden cumplir su promesa teórica.

La nueva pila de materiales

Los cambios clave en Majorana 2 son a nivel de materiales. El enfoque anterior utilizaba aluminio como superconductor en contacto con arseniuro de indio (InAs) semiconductor. Majorana 2 reemplaza el aluminio por plomo como superconductor y añade arseniuro de indio antimonio (InAsSb) junto con arseniuro de indio en la región activa del semiconductor.

El plomo tiene un gap superconductor significativamente mayor que el aluminio —la barrera energética que protege el estado superconductor de la perturbación térmica. Un gap mayor implica mayor estabilidad a temperaturas de funcionamiento y más robustez frente a los tipos de fluctuaciones térmicas y electromagnéticas que causan errores. La capa de arseniuro de indio antimonio modifica la estructura de bandas de la interfaz semiconductor-superconductor de formas que crean una fase topológica más estable —el régimen en el que los fermiones de Majorana se forman y persisten.

Estas mejoras en los materiales fueron identificadas y optimizadas con ayuda de Microsoft Discovery, la plataforma de IA agéntica de la empresa para investigación científica (anunciada en Build 2026 como disponible de forma general). Microsoft ejecuta un bucle de retroalimentación en el que los sistemas de IA ayudan a diseñar experimentos, analizar resultados y proponer modificaciones de materiales —luego el equipo de fabricación implementa esas propuestas y la IA analiza los resultados. La pila de materiales de Majorana 2 es en parte producto de esa colaboración humano-IA en ciencia de materiales.

Cronograma: 2029 en lugar de 2033

El anuncio comercialmente más significativo en la presentación de Majorana 2 es la revisión del cronograma. Microsoft había proyectado anteriormente un ordenador cuántico de "escala utilitaria" —capaz de resolver problemas prácticos más allá del alcance de los ordenadores clásicos— para aproximadamente 2033. Ese plazo se ha adelantado a 2029, una aceleración de cuatro años.

La visión de Microsoft sobre lo que significa "cuántico escalable" es específica: un solo chip con más de un millón de qubits. Los enfoques actuales para la escalabilidad cuántica —incluyendo la arquitectura modular multichip de IBM que apunta a cientos de qubits lógicos para finales de la década de 2020— implican conectar varios procesadores más pequeños. Microsoft cree que la estabilidad de los qubits topológicos y su menor huella física permiten integrar muchos más qubits en un solo chip, alcanzando finalmente la densidad de un millón de qubits necesaria para la computación tolerante a fallos sin complejidad modular.

El objetivo de 2029 es ambicioso. Requiere no solo mantener las mejoras de Majorana 2 a escala, sino también resolver el control de qubits a densidades muy superiores a las demostradas hasta ahora, implementar corrección de errores cuánticos de manera eficiente e integrar la electrónica de control clásica con el hardware cuántico criogénico. Cada uno de estos es un desafío de ingeniería considerable.

Cómo se compara Majorana 2 con el resto del sector

El panorama de la computación cuántica en 2026 incluye varios enfoques creíbles en paralelo, cada uno con sus propias ventajas y desventajas:

La hoja de ruta de IBM apunta a 100.000 qubits físicos para 2033, utilizando qubits transmon superconductores en procesadores modulares conectados. La ventaja a corto plazo de IBM es que su hardware existe hoy a escala —la empresa tiene más de 100 sistemas cuánticos disponibles a través de IBM Quantum cloud. La limitación es que los tiempos de coherencia más cortos de los qubits superconductores requieren más sobrecarga para la corrección de errores cuánticos.

El equipo de IA cuántica de Google demostró la supremacía cuántica en 2019 y ha seguido escalando matrices de qubits superconductores. El chip Willow de Google en 2024 demostró corrección de errores cuánticos por debajo del umbral —lo que significa que más qubits mejoran las tasas de error en lugar de empeorarlas—, un resultado histórico. El enfoque de Google y el de Microsoft son similares en sustrato pero difieren en la filosofía de diseño de qubits.

IonQ, Quantinuum y otros utilizan qubits de iones atrapados, que naturalmente tienen tiempos de coherencia más largos que los qubits superconductores y una fidelidad de puerta muy alta. Las limitaciones son la velocidad operativa y la escalabilidad: los sistemas de iones atrapados son lentos en comparación con los superconductores, y construir grandes matrices de iones atrapados es mecánicamente complejo.

El enfoque topológico de Microsoft, si las mejoras en vida útil y estabilidad de los qubits demostradas en Majorana 2 se escalan a sistemas más grandes, ofrece un camino potencial hacia el número de qubits necesario para la computación tolerante a fallos con menos sobrecarga que los enfoques centrados en corrección de errores. El "si" juega un papel importante en esa frase: Majorana 2 es un chip con un pequeño número de qubits topológicos demostrables, no un sistema ejecutando algoritmos cuánticos. Pero la métrica de vida útil del qubit es lo suficientemente convincente como para que el enfoque merezca ser tomado en serio junto a las alternativas más consolidadas.

Qué significaría realmente 2029

Un ordenador cuántico tolerante a fallos con utilidad práctica para 2029 remodelaría múltiples industrias. El descubrimiento de fármacos y la ciencia de materiales son las aplicaciones más citadas: la simulación cuántica de interacciones moleculares podría diseñar medicamentos y nuevos materiales que los ordenadores clásicos no pueden modelar con precisión. La criptografía es la otra gran aplicación: los ordenadores cuánticos pueden romper RSA y la criptografía de curva elíptica a escala suficiente, razón por la cual existen los estándares de criptografía post-cuántica de NIST finalizados en 2024.

El cronograma de 2029 debe leerse como una ambición, no como una garantía. Los plazos de la computación cuántica históricamente se han retrasado. Pero las mejoras en los materiales de Majorana 2 y la vida útil de 20 segundos de los qubits son resultados verificados experimentalmente, no proyecciones —y esa base es significativamente mejor que donde se encontraba el enfoque topológico hace 18 meses.

Fuentes: Microsoft News; Tom's Hardware; The Next Web