REDMOND, Washington — Cualquiera que haya asistido a una clase de ciencias de tercer grado sabe que hay tres estados primarios de la materia: sólido, líquido y gas.

Microsoft ahora dice que ha creado un nuevo estado de la materia en su búsqueda por hacer una máquina poderosa, llamada computadora cuántica, que podría acelerar el desarrollo de todo, desde baterías hasta medicamentos e inteligencia artificial.

El miércoles, los científicos de Microsoft dijeron que habían construido lo que se conoce como un «cúbit topológico» basado en esta nueva fase de la existencia física, que podría aprovecharse para resolver problemas matemáticos, científicos y tecnológicos.

Con el desarrollo, Microsoft está aumentando las apuestas en lo que se convertirá en la próxima gran competencia tecnológica, más allá de la carrera actual por la inteligencia artificial.

Los científicos han perseguido el sueño de una computadora cuántica, una máquina que pudiera explotar el comportamiento extraño y extremadamente poderoso de partículas subatómicas u objetos muy fríos, desde la década de 1980.

El impulso se intensificó en diciembre, cuando Google presentó una computadora cuántica experimental que necesitaba solo cinco minutos para completar un cálculo que la mayoría de las supercomputadoras no podrían terminar en 10 septillones de años, más que la edad del universo conocido.

La tecnología cuántica de Microsoft podría superar los métodos que se están desarrollando en Google.

Como parte de su investigación, la compañía construyó múltiples qubits topológicos dentro de un nuevo tipo de chip de computadora que combina las fortalezas de los semiconductores que alimentan las computadoras clásicas con los superconductores que se usan típicamente para construir una computadora cuántica.

Cuando un chip de este tipo se enfría a temperaturas extremadamente bajas, se comporta de maneras inusuales y poderosas que Microsoft cree que le permitirán resolver problemas tecnológicos, matemáticos y científicos que las máquinas clásicas nunca podrían resolver.

La tecnología no es tan volátil como otras tecnologías cuánticas, dijo la compañía, lo que hace que sea más fácil explotar su poder.

Incógnita

Algunos se preguntan si Microsoft ha logrado este hito, y muchos académicos destacados dijeron que las computadoras cuánticas no se concretarían por completo durante décadas.

Pero los científicos de Microsoft dijeron que sus métodos los ayudarían a llegar a la meta antes.

“Consideramos que esto es algo que está a años de distancia, no a décadas de distancia”, dijo Chetan Nayak, un técnico de Microsoft que dirigió el equipo que construyó la tecnología.

La tecnología de Microsoft, que se detalla en un artículo de investigación publicado en la revista científica Nature el miércoles, agrega un nuevo impulso a una carrera que podría remodelar el panorama tecnológico.

Además de acelerar el progreso en muchos campos tecnológicos y científicos, una computadora cuántica podría ser lo suficientemente poderosa como para romper el cifrado que protege los secretos nacionales.

Cualquier avance está destinado a tener implicaciones geopolíticas.

La sala blanca de un laboratorio de Microsoft que trabaja principalmente para validar componentes de computación cuántica fabricados en otros lugares. Está iluminada con un tono amarillo específico para proteger los componentes. Foto Grant Hindsley para The New York Times

Incluso mientras Estados Unidos explora la computación cuántica principalmente a través de corporaciones como Microsoft y una ola de nuevas empresas, el gobierno chino ha dicho que está invirtiendo $ 15.2 mil millones en la tecnología.

La Unión Europea ha comprometido $ 7.2 mil millones.

La computación cuántica, que se basa en décadas de investigación en un tipo de física llamada mecánica cuántica, todavía es una tecnología experimental.

Pero después de los avances recientes de Microsoft, Google y otros, los científicos confían en que la tecnología eventualmente estará a la altura de su promesa.

“La computación cuántica es una perspectiva apasionante para la física y para el mundo”, dijo Frank Wilczek, físico teórico del Instituto Tecnológico de Massachusetts.

Funcionamiento

Para entender la computación cuántica, es útil saber cómo funciona una computadora tradicional.

Un teléfono inteligente, una computadora portátil o una computadora de escritorio se basa en pequeños chips hechos de semiconductores, que son materiales que conducen electricidad en algunas situaciones, pero no en todas.

Estos chips almacenan y procesan números, sumándolos, multiplicándolos, etc.

Realizan estos cálculos manipulando “bits” de información.

Cada bit contiene un 1 o un 0.

Una computadora cuántica funciona de manera diferente.

Un bit cuántico, o cúbit, se basa en el curioso comportamiento de partículas subatómicas o materiales exóticos enfriados a temperaturas extremadamente bajas.

Cuando es extremadamente pequeño o extremadamente frío, un solo objeto puede comportarse como dos objetos separados al mismo tiempo.

Al aprovechar ese comportamiento, los científicos pueden construir un cúbit que contenga una combinación de 1 y 0.

Esto significa que dos cúbits pueden contener cuatro valores a la vez.

Y a medida que el número de cúbits crece, una computadora cuántica se vuelve exponencialmente más poderosa.

Las empresas utilizan una variedad de técnicas para construir estas máquinas.

En Estados Unidos, la mayoría, incluida Google, construyen cúbits utilizando superconductores, que son materiales que conducen electricidad sin perder la energía que transmiten.

Crean estos superconductores enfriando metales a temperaturas extremadamente bajas.

Microsoft ha apostado por un enfoque que pocos otros están adoptando: combinar semiconductores con superconductores.

El principio básico, junto con el nombre de cúbit topológico, fue propuesto por primera vez en 1997 por Alexei Kitaev, un físico ruso-estadounidense.

La empresa comenzó a trabajar en este inusual proyecto a principios de la década de 2000, cuando muchos investigadores no creían que esa tecnología fuera posible.

Es el proyecto de investigación de más larga duración de Microsoft.

«Esto es algo por lo que los tres directores ejecutivos de esta empresa han apostado», dijo Satya Nadella, director ejecutivo de Microsoft, en una entrevista.

(Los directores ejecutivos anteriores de la empresa fueron Bill Gates, uno de los fundadores, y Steve Ballmer, que dirigió Microsoft a principios de la década de 2000).

La empresa ahora ha creado un solo dispositivo que es en parte arseniuro de indio (un tipo de semiconductor) y en parte aluminio (un superconductor a bajas temperaturas).

Cuando se enfría a unos 400 grados bajo cero, exhibe una especie de comportamiento sobrenatural que podría hacer posible las computadoras cuánticas.

Philip Kim, profesor de física de la Universidad de Harvard, dijo que la nueva creación de Microsoft era importante porque los cúbits topológicos podrían acelerar el desarrollo de las computadoras cuánticas.

“Si todo sale bien, la investigación de Microsoft podría ser revolucionaria”, dijo.

Pero Jason Alicea, profesor de física teórica del Instituto Tecnológico de California, cuestionó que la compañía haya construido realmente un cúbit topológico, diciendo que el comportamiento de los sistemas cuánticos a menudo es difícil de probar.

“Un cúbit topológico es posible en principio, y la gente está de acuerdo en que es un objetivo que vale la pena”, dijo Alicea.

“Sin embargo, hay que verificar que un dispositivo se comporte de todas las formas mágicas que la teoría predice que debería hacerlo; de lo contrario, la realidad puede resultar menos optimista para la computación cuántica.

Afortunadamente, Microsoft ahora está preparado para intentarlo”.

Reporte

Microsoft dijo que había construido solo ocho qubits topológicos y que aún no podían realizar cálculos que cambiarían la naturaleza de la computación.

Pero los investigadores de la compañía ven esto como un paso hacia la construcción de algo mucho más poderoso.

Por ahora, la tecnología aún comete demasiados errores como para ser verdaderamente útil, aunque los científicos están desarrollando formas de reducir los errores.

El año pasado, Google demostró que a medida que aumentaba la cantidad de qubits, podía reducir exponencialmente la cantidad de errores mediante técnicas matemáticas complejas.

La corrección de errores será menos compleja y más eficiente si Microsoft puede perfeccionar sus qubits topológicos, dijeron muchos científicos.

Si bien un qubit puede contener múltiples valores al mismo tiempo, tiene un problema inherente.

Cuando los investigadores intentan leer la información almacenada en un cúbit, este se “descompone” y colapsa en un bit clásico que solo tiene un valor: un 1 o un 0.

Esto significa que si alguien intenta leer un cúbit, pierde su potencia básica.

Por lo tanto, los científicos deben superar un problema esencial:

¿cómo se construye un ordenador si se rompe cada vez que se utiliza?

Los métodos de corrección de errores de Google son una forma de abordar este problema.

Microsoft cree que puede resolver el problema más rápido porque los cúbits topológicos se comportan de manera diferente y, en teoría, es menos probable que colapsen cuando alguien lee la información que almacenan.

“Es un cúbit realmente bueno”, dijo Nayak.

c.2025 The New York Times Company