Partículas de Majorana: el secreto de Microsoft para revolucionar la computación cuántica
¿Qué son estas enigmáticas partículas? ¿Cómo podrían resolver los grandes desafíos tecnológicos y qué nuevos horizontes abren para el futuro?
La computación cuántica promete revolucionar la tecnología, pero construir un computador cuántico útil es un desafío enorme. Los cúbits (bits cuánticos) de las máquinas actuales son extremadamente frágiles: tienden a perder su estado cuántico por el más mínimo ruido o interferencia, lo que introduce errores. ¿Cómo lograr cúbits mucho más estables? Microsoft cree que la respuesta puede estar en unas partículas exóticas llamadas partículas de Majorana. En esta explicación exploraremos qué son las partículas de Majorana, por qué son tan importantes para la computación cuántica y cómo Microsoft está investigándolas. También veremos los avances recientes de Microsoft en este campo, el potencial futurista de esta tecnología y los desafíos y controversias que han surgido en torno a ella.
¿Qué son las partículas de Majorana?
¿Qué son las partículas de Majorana?
Las partículas de Majorana, o fermiones de Majorana, son un tipo hipotético de partícula subatómica con una característica sorprendente: son su propia antipartícula. Esto significa que, a diferencia de otras partículas (por ejemplo, el electrón tiene al positrón como antipartícula), una partícula de Majorana podría aniquilarse con una idéntica a sí misma. El físico italiano Ettore Majorana propuso esta idea en 1937, y desde entonces los científicos han buscado evidencias de su existencia.
En la física de partículas fundamental aún no se ha confirmado una partícula elemental de Majorana (se sospecha que el neutrino podría serlo, pero no está demostrado). Sin embargo, en ciertos materiales especiales los físicos pueden crear estados cuasi-partícula que se comportan como fermiones de Majorana. Es decir, no son partículas “fundamentales” en el vacío, sino excitaciones dentro de un material que imitan esa propiedad única. Por ejemplo, en algunos nanocables superconductores se pueden formar “modos cero de Majorana” en sus extremos – esencialmente el electrón en el cable se comporta como si se hubiera dividido en dos partículas Majorana localizadas separadamente.
Para visualizar esta idea, imagina que partes una moneda en dos mitades y las colocas lejos una de la otra. Cada mitad por sí sola no revela la información completa de la moneda, pero juntas forman la unidad original. De modo similar, dos modos Majorana separados pueden, en conjunto, describir el estado de un electrón, pero separados ninguno por sí solo es el electrón completo. Esta extraña propiedad de “partícula dividida” es lo que hace a los Majorana tan especiales. Son difíciles de detectar y manejar – se les ha llamado el “santo grial” de la física cuántica – precisamente porque su comportamiento es esquivo y contraintuitivo. Ha tomado décadas de investigación siquiera acercarse a observarlos en el laboratorio.
Majorana y la computación cuántica: cúbits topológicos más estables
Majorana y la computación cuántica: cúbits topológicos más estables
La razón por la que Microsoft (y otros grupos) están tan interesados en los fermiones de Majorana es su potencial para construir cúbits “topológicamente” protegidos, mucho más resistentes a errores que los cúbits cuánticos tradicionales. En computación cuántica, uno de los mayores problemas es la decoherencia: las delicadas propiedades cuánticas de un cúbit solo duran fracciones de segundos antes de “desvanecerse” por interacciones con el entorno o ruido. Por eso, las computadoras cuánticas actuales necesitan corregir errores constantemente, usando múltiples cúbits físicos para conformar un cúbit lógico fiable.
Los cúbits basados en Majorana prometen una solución más elegante: proteger la información cuántica mediante propiedades topológicas de la materia. “Topológico” se refiere a propiedades globales que no cambian con perturbaciones locales pequeñas (como la forma fundamental de un nudo que no se deshace con tirones suaves). En un cúbit topológico, la información cuántica se almacena de forma no localizada – por ejemplo, repartida entre dos partículas Majorana separadas. Esto hace que, para alterar o corromper el estado del cúbit, se requiera una perturbación coherente que afecte a ambas partículas simultáneamente, algo mucho menos probable que un simple ruido local. En palabras sencillas, estos cúbits serían inherentemente robustos, casi a prueba de pequeñas interferencias. Microsoft describe que sus qubits de Majorana podrían estar “protegidos de los errores” de forma nativa, abordando de raíz el mayor dolor de cabeza de la computación cuántica.
Un investigador lo explicó con una analogía: un cúbit Majorana es tan resistente que “un error aleatorio no puede ocurrir más que lo que podrías separar los eslabones de una cadena sin cortarla”
Es decir, la propia estructura física del cúbit impediría muchos de los errores que hoy nos obligan a diseños complejos de corrección. Este concepto se conoce como computación cuántica topológica. En teoría, un computador cuántico topológico podría realizar cálculos manteniendo la coherencia cuántica mucho más tiempo, permitiendo secuencias de operaciones más largas y confiables que las posibles hoy.
El enfoque de Microsoft: 20 años apostando por Majorana
Mientras empresas como IBM o Google han construido computadoras cuánticas sumando decenas de cúbits tradicionales (y planean cientos más junto con esquemas de corrección de errores), Microsoft tomó un camino diferente. Hace casi dos décadas, la compañía decidió apostar por lograr cúbits más estables desde su base, utilizando Majoranas, en lugar de acumular cúbits frágiles y confiar en la corrección de errores software. De hecho, algunos expertos señalan que Microsoft persiguió cúbits “más complejos, pero resistentes” al ruido gracias a los fermiones de Majorana, a diferencia de otras compañías enfocadas simplemente en aumentar la cantidad de cúbits convencionales.
Esta aventura tecnológica empezó alrededor de 2005 con su equipo de Station Q y colaboradores académicos. En 2012, físicos en Delft (Países Bajos) lograron los primeros indicios experimentales de modos Majorana en nanocables semiconductores superconductores – un resultado que atrajo la atención de Microsoft. La compañía fichó a expertos líderes en el campo y estableció laboratorios dedicados (por ejemplo, en Delft en 2019, dirigido por el profesor Leo Kouwenhoven).
La visión era ambiciosa: si lograban domesticar a las partículas de Majorana, podrían construir un computador cuántico escalable y tolerante a fallos “de fábrica”. Algunos científicos, e incluso Microsoft, argumentaban que este podría ser el único camino práctico para llevar la computación cuántica a gran escala.
Avances recientes: el chip Majorana 1 de Microsoft
Tras años de investigación y no pocos obstáculos, Microsoft anunció a principios de 2025 un hito importante. Presentó Majorana 1, el primer procesador cuántico topológico del mundo, basado en qubits de Majorana. Este pequeño chip (del tamaño de la palma de una mano) incorpora 8 cúbits topológicos iniciales y está construido con un nuevo material diseñado por Microsoft llamado “topoconductor”, que esencialmente es un tipo especial de semiconductor-superconductor capaz de generar y controlar estados de Majorana. La compañía describe este avance como haber creado “el primer topoconductor del mundo, un nuevo tipo de semiconductor que opera también como superconductor” para obtener cúbits más fiables y resistentes al ruido. En términos científicos, lo que lograron fue producir en el laboratorio un estado de la materia que antes solo se había teorizado: la superconductividad topológica. Bajo condiciones extremas (temperaturas cercanas al cero absoluto y campos magnéticos ajustados finamente), sus dispositivos de arseniuro de indio con aluminio entran en esta fase exótica, formándose los ansiados modos Majorana en los extremos de nanocables dentro del chip.
Un aspecto crucial es que Microsoft no solo afirma “haber creado” este chip, sino que también implementó pruebas para verificar que efectivamente lograron cúbits topológicos funcionales. Por ejemplo, sus investigadores realizaron mediciones de paridad cuántica de un solo disparo, una técnica que permite comprobar de forma no destructiva si un par de Majoranas está preservando información (par o impar) sin errores. Simplificando, midieron una propiedad cuántica fundamental de sus dispositivos – la paridad fermiónica – y observaron el comportamiento esperado si realmente existieran pares de Majoranas compartiendo un electrón. También ejecutaron una batería de pruebas conocida como “protocolo de brecha topológica” (topological gap protocol), que consiste en variar campos magnéticos, voltajes y medir conductancias locales y no locales, buscando la firma característica de la transición a un estado topológico. Varios de sus dispositivos “pasaron” este riguroso protocolo, lo que indica con alta probabilidad que efectivamente lograron una fase topológica con Majoranas zero-mode presentes.
Este resultado, publicado tras años de experimentos y simulaciones, era un paso prerequisito para dar el siguiente salto: manipular esas quasipartículas Majorana para efectuar operaciones lógicas (mediante su fusión o trenzado, según los planes teóricos de la computación topológica).
La culminación de estos avances es el chip Majorana 1 presentado en 2025 y descrito en un artículo científico publicado en Nature. Microsoft afirmó que esta nueva arquitectura de “núcleo topológico” le abre el camino hacia computadoras cuánticas de un millón de cúbits operando juntos. De hecho, los ingenieros de la compañía ya consiguieron integrar esos primeros 8 cúbits topológicos en un solo chip de silicio y ven una ruta clara para escalar el número por varios órdenes de magnitud. “Necesitamos llegar al millón de cúbits, y hemos encontrado cómo lograrlo”, declaró Chetan Nayak, científico principal del proyecto. Esto contrasta con las aproximaciones estándar, donde alcanzar un millón de cúbits lógicos útiles requeriría probablemente millones de cúbits físicos debido a la sobrecarga de corrección de errores. Microsoft confía en que cada cúbit Majorana sea tan estable que esa sobrecarga se reduzca drásticamente, permitiendo escalar a sistemas grandes mucho antes. “Tendremos una computadora cuántica tolerante a fallos en años, no en décadas”, llegó a proclamar Nayak, reflejando el gran optimismo de la compañía tras este logro.
Potencial y nuevos escenarios tecnológicos
Si la visión de Microsoft se materializa, las implicaciones tecnológicas serían enormes. Un computador cuántico con cientos de miles o un millón de cúbits estables podría abordar problemas que hoy son intratables, “resolviendo en poco tiempo problemas que ni la combinación de todas las supercomputadoras actuales podría solucionar”.
Por ejemplo, Microsoft señala que máquinas así podrían simular la química con un nivel de detalle sin precedentes. Esto abriría la puerta a diseñar nuevos materiales y medicamentos en computadora en vez de por ensayo y error. Se mencionan casos futuristas como descomponer los microplásticos que contaminan los océanos en subproductos inocuos, o inventar materiales con capacidad de autorreparación para usos en construcción o medicina. Son problemas de enorme complejidad química y computacional que, según Microsoft, una computadora cuántica topológica de gran escala podría resolver.
Más cerca en el horizonte, también se habla de aplicaciones en optimización, logística e inteligencia artificial. Con cúbits Majorana fiables, un computador cuántico podría manejar cálculos de optimización complejos (como rutas de entrega, gestión de redes eléctricas o financieras) mucho más rápido que los algoritmos clásicos. En ciencia de materiales y bioquímica, habilitaría simulaciones cuánticas exactas de moléculas grandes, posiblemente descubriendo catalizadores o fármacos revolucionarios. En resumen, se espera una nueva era de descubrimientos científicos e industriales impulsada por esta computación poderosa. Los propios responsables de Microsoft llegaron a afirmar que esta tecnología “resolverá problemas irresolubles hoy con la potencia de cómputo global combinada”, dando a entender que un solo computador cuántico de Majorana podría superar a la suma de todos los computadores clásicos del planeta en ciertas tareas.
Cabe notar que una consecuencia de largo plazo de lograr computadoras cuánticas muy potentes es su impacto en la criptografía y la seguridad informática. Así como otras máquinas cuánticas, un sistema de Majoranas a gran escala podría romper los esquemas criptográficos actuales (como RSA) resolviendo en días problemas matemáticos que tomarían miles de años a un computador convencional. Esto llevaría a la necesidad urgente de métodos de criptografía poscuántica más seguros. No obstante, Microsoft, al igual que otros actores, también investiga protocolos de seguridad cuántica para mitigar ese riesgo. En general, el énfasis principal de la empresa ha estado en las aplicaciones positivas: desde la optimización industrial, pasando por avances en salud, hasta contribuciones en clima y energía.
Desafíos y controversias en la investigación de Majorana
Desafíos y controversias en la investigación de Majorana
A pesar de las promesas, la ruta de Microsoft con los cúbits de Majorana no ha estado libre de obstáculos ni de escepticismo por parte de la comunidad científica. De hecho, hubo retrocesos notables. En 2018, un equipo de científicos (incluyendo a empleados de Microsoft) publicó un artículo en Nature afirmando haber observado la firma inequívoca de modos Majorana en nanocables semiconductores.
Aquello se anunció con gran entusiasmo como el “amanecer” de la computación cuántica topológica. Sin embargo, otros investigadores no lograron reproducir los resultados y encontraron irregularidades en los datos. Tras revisiones, en 2021 los propios autores se retractaron formalmente del artículo, admitiendo que “ya no podían sostener la afirmación de haber observado una conductancia cuantizada de Majorana”. La conclusión fue que, sin mala intención, se habían engañado a sí mismos al analizar solo los datos que encajaban con sus expectativas y pasar por alto otras mediciones. “El rigor científico del artículo era simplemente insuficiente”, resumió un reporte tras la retractación. Este episodio fue un duro golpe para la estrategia cuántica de Microsoft, y un recordatorio de lo difícil que es identificar sin ambigüedades a las partículas de Majorana – más de un “espejismo” experimental ha hecho creer a físicos de primer nivel que la partícula había aparecido, para luego descubrir que era una “impostora”.
Con ese historial, no es sorprendente que el anuncio del chip Majorana 1 en 2025 fuera recibido con cierto escepticismo. Varios científicos han cuestionado si Microsoft realmente aportó pruebas suficientes de haber logrado un cúbit topológico. Un físico de la Universidad de St. Andrews (Henry Legg) publicó un análisis crítico afirmando que el método de verificación utilizado – el mencionado protocolo de brecha topológica – es “cuando menos, defectuoso”
Según su reporte, Microsoft no proporcionó datos claros en su publicación que demuestren la aparición de la fase topológica en sus chips, y la definición misma de “brecha topológica” usada en la prueba sería ambigua. De hecho, se señala que el artículo original del Majorana 1 en Natureno incluyó detalles importantes y no pasó por una revisión por pares tradicional (al parecer fue publicado como un preprint interno con miras a revisión posterior). Esto llevó a comentarios de “Microsoft dice que lo hizo, pero no explica cómo”. La situación ha motivado que otros expertos pidan cautela hasta que haya confirmación independiente. Incluso ejecutivos de compañías rivales en computación cuántica (como Amazon) expresaron en privado dudas, sugiriendo que podría haber mucho hype o exageración en torno al Majorana 1.
Microsoft, por su parte, defiende la solidez de su investigación. Chetan Nayak, líder del proyecto, respondió públicamente que sí tienen evidencias experimentales contundentes, pero que “no estaban en el documento” porque el trabajo continuó después de someter el artículo. Explicó que en el año transcurrido entre el envío (marzo de 2024) y la publicación (febrero de 2025) lograron nuevos resultados, los cuales ya fueron presentados a más de 100 científicos de la industria y la academia en reuniones recientes, incluyendo la conferencia Station Q de Microsoft y la APS (American Physical Society).
Microsoft se comprometió a publicar datos adicionales que reafirman sus afirmaciones, intentando disipar las dudas. En palabras de Nayak, “hemos seguido avanzando y mostramos esos nuevos resultados... Discutiré sobre ellos durante mi charla en la reunión de marzo de la APS”. En otras palabras, piden un voto de confianza mientras completan la revisión científica en curso. La comunidad, de momento, mantiene una postura de “esperar y ver”. Un profesor de física teórica entrevistado por El País comentaba que los resultados de Microsoft, si bien significativos, “no demuestran de manera inequívoca un cúbit topológico completo, aunque se acercan”, calificando el logro como un paso técnico impresionante pero temprano. También recalcó que solo con el tiempo se podrá juzgar la importancia real de este trabajo, en retrospectiva, al compararlo con otras plataformas cuánticas conforme maduren.
Conclusión
Conclusión
Las misteriosas partículas de Majorana han capturado la imaginación de físicos e ingenieros porque ofrecen una solución elegante al problema de la fragilidad cuántica. En teoría, permiten cúbits que prácticamente no se inmutan ante perturbaciones locales, lo que podría allanar el camino hacia computadoras cuánticas escalables y útiles mucho antes de lo previsto. Microsoft ha sido pionera en apostar por esta vía “topológica”, invirtiendo años de investigación para convertir una idea esquiva de la física en una tecnología tangible. Hoy vemos progresos alentadores: la creación de nuevos materiales y chips capaces de manifestar estados topológicos, y mediciones iniciales que apuntan a que los Majoranas están ahí, haciendo su trabajo cuántico. Si estos resultados se consolidan, podríamos estar al borde de una nueva era computacional, en la que problemas científicos e industriales de enorme complejidad se vuelvan abordables. Los cúbits de Majorana serían el “transistor” fundamental de esa próxima generación de máquinas, análogos a lo que el transistor de silicio fue para la revolución de la computación clásica.
Con todo, es importante subrayar que nos encontramos en la frontera de la ciencia: los desafíos técnicos y conceptuales siguen siendo enormes. Fabricar y controlar estas quasipartículas requiere condiciones extremas y una precisión al nivel atómico. Incluso si Microsoft u otros logran demostrar sin ambigüedades un cúbit topológico, ampliar la escala de 8 cúbits a millones será una odisea de ingeniería. Además, la cautela científica demanda reproducir y examinar con lupa estos hallazgos, para evitar falsas alarmas. En la historia de la ciencia, perseguir algo tan revolucionario suele implicar riesgos y reveses, pero también grandes recompensas si se tiene éxito. Por ahora, Microsoft mantiene su fe en que los fermiones de Majorana marcarán la diferencia, y muchos observadores miran con mezcla de asombro y escepticismo este intento de “hackear” las leyes cuánticas en favor de la computación.
En resumen, las partículas de Majorana son entidades cuánticas exóticas que podrían ser la clave para construir los computadores cuánticos robustos que la humanidad necesita para dar el siguiente gran salto tecnológico. El trabajo de Microsoft nos muestra un camino alternativo e ingenioso para lograrlo, convirtiendo un concepto teórico en una plataforma experimental. Quedan pruebas por superar y escollos que resolver, pero si la visión se concreta, los escenarios tecnológicos que se abrirán abarcan desde nuevos descubrimientos científicos hasta la resolución de problemas globales hoy fuera de nuestro alcance.
La carrera cuántica continúa, y las Majorana bien podrían tener la última palabra – para bien o para mal, están empujando los límites de lo posible en computación cuántica.
Conclusión
Conclusión
Las misteriosas partículas de Majorana han capturado la imaginación de físicos e ingenieros porque ofrecen una solución elegante al problema de la fragilidad cuántica. En teoría, permiten cúbits que prácticamente no se inmutan ante perturbaciones locales, lo que podría allanar el camino hacia computadoras cuánticas escalables y útiles mucho antes de lo previsto. Microsoft ha sido pionera en apostar por esta vía “topológica”, invirtiendo años de investigación para convertir una idea esquiva de la física en una tecnología tangible. Hoy vemos progresos alentadores: la creación de nuevos materiales y chips capaces de manifestar estados topológicos, y mediciones iniciales que apuntan a que los Majoranas están ahí, haciendo su trabajo cuántico. Si estos resultados se consolidan, podríamos estar al borde de una nueva era computacional, en la que problemas científicos e industriales de enorme complejidad se vuelvan abordables. Los cúbits de Majorana serían el “transistor” fundamental de esa próxima generación de máquinas, análogos a lo que el transistor de silicio fue para la revolución de la computación clásica.
Con todo, es importante subrayar que nos encontramos en la frontera de la ciencia: los desafíos técnicos y conceptuales siguen siendo enormes. Fabricar y controlar estas quasipartículas requiere condiciones extremas y una precisión al nivel atómico. Incluso si Microsoft u otros logran demostrar sin ambigüedades un cúbit topológico, ampliar la escala de 8 cúbits a millones será una odisea de ingeniería. Además, la cautela científica demanda reproducir y examinar con lupa estos hallazgos, para evitar falsas alarmas. En la historia de la ciencia, perseguir algo tan revolucionario suele implicar riesgos y reveses, pero también grandes recompensas si se tiene éxito. Por ahora, Microsoft mantiene su fe en que los fermiones de Majorana marcarán la diferencia, y muchos observadores miran con mezcla de asombro y escepticismo este intento de “hackear” las leyes cuánticas en favor de la computación.
En resumen, las partículas de Majorana son entidades cuánticas exóticas que podrían ser la clave para construir los computadores cuánticos robustos que la humanidad necesita para dar el siguiente gran salto tecnológico. El trabajo de Microsoft nos muestra un camino alternativo e ingenioso para lograrlo, convirtiendo un concepto teórico en una plataforma experimental. Quedan pruebas por superar y escollos que resolver, pero si la visión se concreta, los escenarios tecnológicos que se abrirán abarcan desde nuevos descubrimientos científicos hasta la resolución de problemas globales hoy fuera de nuestro alcance.
En resumen, las partículas de Majorana son entidades cuánticas exóticas que podrían ser la clave para construir los computadores cuánticos robustos que la humanidad necesita para dar el siguiente gran salto tecnológico. El trabajo de Microsoft nos muestra un camino alternativo e ingenioso para lograrlo, convirtiendo un concepto teórico en una plataforma experimental. Quedan pruebas por superar y escollos que resolver, pero si la visión se concreta, los escenarios tecnológicos que se abrirán abarcan desde nuevos descubrimientos científicos hasta la resolución de problemas globales hoy fuera de nuestro alcance.
La carrera cuántica continúa, y las Majorana bien podrían tener la última palabra – para bien o para mal, están empujando los límites de lo posible en computación cuántica.
Fuentes:
La información presentada proviene de comunicados oficiales de Microsoft (news.microsoft.com), artículos de prensa especializada (Xataka, El País, Wired) que explican el avance de Majorana 1 ( xataka.com, elpais.com, es.wired.com), así como análisis de expertos y reportes científicos sobre la evidencia de partículas de Majorana y sus desafíos (link.aps.org , elpais.com). Estos recursos abordan tanto el potencial de la tecnología como las críticas y verificaciones independientes en curso, proporcionando una visión equilibrada de este emocionante campo de investigación.
