Los investigadores de Microsoft han hecho la controvertida afirmación de que han visto evidencia de una partícula esquiva que podría resolver algunos de los mayores problemas de la computación cuántica, pero algunos expertos cuestionan el descubrimiento.

Las computadoras cuánticas procesan información utilizando bits cuánticos o qubits, pero las iteraciones actuales pueden ser propensas a errores.

“Lo que el campo necesita es un nuevo tipo de qubit”, dice. Chetán Nayak en Microsoft Quantum.

Él y sus colegas dicen que han dado un paso importante hacia la construcción de qubits de cuasipartículas, que no son partículas reales sino vibraciones colectivas que pueden surgir cuando partículas como los electrones trabajan juntas. Las cuasipartículas en cuestión se denominan modos cero de Majorana, que actúan como su propia antipartícula y tienen carga y energía cero. Esto los hace resistentes a las perturbaciones, por lo que pueden crear qubits que son más confiables que nunca, pero también los hace más difíciles de encontrar.

Los investigadores de Microsoft dicen que los dispositivos que construyeron mostraron comportamientos compatibles con los modos cero de Majorana. Los componentes principales de cada dispositivo eran un cable semiconductor muy delgado y una pieza de aluminio superconductor.

Esta no es la primera vez que Microsoft afirma haber encontrado los modos cero de Majorana. Fue un artículo de 2018 de un grupo diferente de investigadores de la empresa. Retraído de la revista científica naturaleza En 2021 después de que no se mantuvo verificar. a tiempo, Serguéi Frolov en la Universidad de Pittsburgh en Pensilvania y colegas Lo encontré Los defectos en un cable semiconductor pueden provocar efectos cuánticos que se confunden fácilmente con los modos cero de Majorana.

“Para ver los modos cero de Majorana, el cable tendría que ser como un camino muy largo y uniforme sin baches. Si hay alguna perturbación en el cable, los electrones pueden quedar atrapados en estos defectos y asumir estados cuánticos que imitan los modos cero de Majorana. ”, dice Frólov.

En el nuevo experimento, el equipo utilizó una prueba más sofisticada llamada protocolo de brecha topológica. Para pasar la prueba, el dispositivo debe mostrar simultáneamente las firmas de los modos cero de Majorana en cada extremo del cable y también mostrar que los electrones están en un rango de energía donde exhibe un tipo especial de superconductividad.

“En lugar de buscar una firma simple particular de los patrones de Majorana Zero, buscamos un mosaico de firmas”, dice Nayak.

Los investigadores probaron este protocolo en cientos de simulaciones por computadora de los dispositivos, que consideraron cualquier impureza en los cables, antes de usarlos para datos experimentales. Nayak dice que calcularon que para cualquier dispositivo que pasara el protocolo de brecha topológica, la probabilidad de que no hubiera un modo Majorana cero en su interior era inferior al 8 por ciento.

No todos los investigadores en este campo están convencidos. henry legg en la Universidad de Basilea en Suiza y colegas publicado recientemente Un conjunto de cálculos muestra que esta prueba puede ser engañada por impurezas en los cables. “El protocolo de brecha topológica tal como se implementa actualmente definitivamente no está exento de lagunas”, dice.

Frolov dice que algunos detalles indican que lo que parecen ser modos cero de Majorana se revelarán como un efecto de perturbación si el experimento se repite con mediciones más sensibles. Esto incluye pequeñas diferencias entre las mediciones de los bordes derecho e izquierdo del cable, así como las mediciones de las energías de los electrones; las energías en sí mismas pueden indicar modos cero de Majorana emergentes o electrones atrapados en la suciedad.

anton akhmerov en la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, dice que para él el nuevo experimento no es una evidencia viable de que se hayan descubierto los modos cero de Majorana hasta que otro equipo de investigadores lo reproduzca. Pero esto puede ser difícil porque algunos detalles de cómo se fabrican los dispositivos de Microsoft no se han hecho públicos porque son secretos comerciales, dice.

El equipo de Microsoft ya está enfocado en hacer que el dispositivo sea más complejo y más parecido a una computadora cuántica. “Estamos lo suficientemente seguros de que queremos que nuestro próximo hito sea construir un qubit real. Esa sería la mejor manera de hacer que los escépticos desconfíen menos”, dice Nayak.

Matías Troyer Microsoft dice que el descubrimiento es un paso hacia la construcción de una supercomputadora cuántica que puede realizar miles de millones de operaciones confiables por segundo.

Incluso si el resultado es correcto, todavía no hay dudas sobre la utilidad de cualquiera de estos qubits. “La evidencia de los modos cero de Majorana en los cables cuánticos se ha buscado ávidamente durante más de 10 años, y estoy encantado de ver este último progreso. Sin embargo, los defectos en los materiales aún limitan el rendimiento de estos dispositivos”, dice. Juan Preskill en el Instituto de Tecnología de California.