Del silicio al quantum: la nueva era de los chips

La revolución de la computación cuántica está a la vuelta de la esquina. Tal como adelantamos en Megatrends 2025, la producción industrial de cúbits semiconductores abrirá la puerta a una nueva generación de chips cuánticos, prometiendo dispositivos más accesibles, eficientes y escalables, capaces de realizar cálculos que hoy parecen inalcanzables para la tecnología tradicional.

Recordemos que si los ordenadores clásicos procesan información mediante bits (0 o 1), los ordenadores cuánticos utilizan cúbits. Gracias al principio de superposición, un cúbit puede adoptar simultáneamente el valor de 0, 1 o cualquier combinación de ambos. Este fenómeno permite que, en teoría, un procesador cuántico ejecute cálculos en paralelo a velocidades inconcebibles para los sistemas convencionales. 

Sin embargo, esta capacidad viene acompañada de un reto crítico: los estados cuánticos son extremadamente delicados y sensibles a cualquier interferencia. Para preservar su integridad, estos dispositivos deben funcionar a temperaturas cercanas al cero absoluto y en entornos altamente controlados.

Los investigadores llevan años intentado resolver estas problemáticas y ya se empieza a transitar de la teoría a la práctica. Recientemente, Microsoft sorprendió al mundo con el anuncio de Majorana 1, un chip cuántico revolucionario basado en cúbits topológicos. Su funcionamiento se sustenta en un material innovador, diseñado y fabricado con precisión atómica mediante la combinación de arseniuro de indio y aluminio, lo que permite minimizar los defectos.

De hecho, a diferencia de los cúbits tradicionales, los cúbits topológicos se fundamentan en estados de la materia definidos por su topología, es decir, en propiedades que permanecen inalterables incluso cuando la materia se deforma. Esta característica les confiere una notable estabilidad, reduciendo drásticamente la susceptibilidad al ‘ruido’ ambiental y, por ende, la necesidad de corregir errores.

Menos errores implican también que será más fácil escalar y construir sistemas con miles o incluso millones de cúbits, que, además, podrán integrarse con tecnologías de fabricación existentes, abriendo así la puerta a aplicaciones industriales y sociales que requieren una potencia de cálculo sin precedentes. De hecho, el objetivo es construir un prototipo de ordenador cuántico resistente a errores en pocos años y, posteriormente, dispositivos capaces de resolver problemas reales.

El desarrollo de Majorana 1 se inserta en un escenario global de intensa competencia, donde los gigantes tecnológicos buscan la supremacía cuántica. Google ha presentado Willow, un chip que utiliza 105 cúbits superconductores. En pruebas de muestreo de circuitos aleatorios, Willow resolvió problemas en menos de 5 minutos, en contraste con los 10 septillones de años que requeriría un superordenador clásico para la misma tarea.

Por su parte, Amazon Web Services ha anunciado Ocelot, un chip basado en los llamados cat cúbits (o cúbits de Schrödinger). Inspirado en el famoso experimento mental del gato de Schrödinger, este dispositivo promete estabilizar la información cuántica y reducir la cantidad de cúbits necesarios para la corrección de errores.

Está claro que la transición del silicio al quantum no es simplemente una evolución tecnológica, sino una verdadera revolución que transformará sectores enteros. La capacidad de resolver en segundos problemas que hoy requieren años de cálculo podría tener un impacto profundo en la investigación, la industria y la vida cotidiana. Las aplicaciones van desde la posibilidad de diseñar y desarrollar materiales autorreparables para puentes, a optimizar la agricultura sostenible y descubrir sustancias químicas más seguras, ahorrando enormes cantidades de tiempo y dinero.

A pesar del entusiasmo y de los avances recientes, el camino hacia la plena operatividad de los ordenadores cuánticos está plagado de desafíos técnicos. La corrección de errores y la escalabilidad del sistema son solo algunos de los obstáculos que deben superarse. No obstante, la intensa competencia entre grandes empresas tecnológicas promete acelerar la llegada de una era en la que la computación cuántica dejará de ser un concepto teórico para convertirse en una herramienta práctica y transformadora. Del silicio al quantum, el futuro de la computación se perfila tan prometedor como desafiante.