"Estados exóticos", los estados de la materia recién descubiertos: ¿de qué van?

Más allá del sólido, líquido y gaseoso, existen otros estados de la materia que los científicos han estado descifrando desde hace años.

Se les considera "estados exóticos", donde la materia adquiere otras propiedades que no se ajustan a las características que explican los otros tres y cuyas teorías recién están comenzando a materializarse.

Es justamente en uno de estos tipos de estados exóticos donde el gigante tecnológico Microsoft está experimentando con un nuevo y revolucionario chip.

El miércoles presentó Majorana 1 que, según la compañía de Silicon Valley, es su chip más avanzado y clave para el desarrollo de ordenadores cuánticos, los cuales son capaces de resolver problemas complejos que a las computadoras normales les tomaría hasta millones de años.

Bajo la computación cuántica se usan los principios de la física de partículas para crear ese nuevo tipo de ordenadores. Algunos expertos creen que aún faltan décadas para lograrlo, pero Microsoft asegura que ha logrado acortar significativamente el tiempo a algunos años.

En su presentación señaló que hubo recientemente progresos "transformadores" en el desarrollo del nuevo chip que implica un "conductor topológico", basado en un nuevo material que ha producido.

La materia topológica está en uno de esos estados exóticos que no son ni sólidos, líquidos o gaseosos. Y una de sus propiedades más útiles es que permite duplicar la capacidad para almacenar información y procesarla.

Estado topológico

Una vez que se conoce el ambiente y las condiciones en que la materia existe, entonces es posible estudiar la materia misma. Eso es lo que se conoce como topología.

Esta área de las ciencias ha sido estudiada durante décadas, pero en los últimos años se ha acelerado. En 2016, los científicos David Thouless, Duncan Haldane y Michael Kosterlitzal ganaron el Nobel de Física por su trabajo en el campo de las transiciones de fases topológicas de la materia.

Se enfocaron en saber qué es lo que ocurre cuando la materia se somete a temperaturas extremadamente altas o bajas, pues es ahí donde adopta estados exóticos.

"Este puede ser el camino para construir computadoras cuánticas", avizoraba Thouless al recibir el Nobel.

Y es que con la superconductividad, la capacidad intrínseca que poseen determinados materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones, las computadoras pueden alcanzar un potencial no visto en el pasado.

En estados topológicos, los electrones en un material "son resistentes al ruido, de forma muy similar a cómo dos eslabones de una cadena pueden desplazarse o rotar uno alrededor del otro mientras permanecen conectados", explica un articulo de la revista científica Nature que revisó el anuncio de Microsoft.

Varias empresas tecnológicas, entre ellas los gigantes de Silicon Valley, están inmersas en una carrera de miles de millones de dólares para desarrollar este tipo de computadoras cuánticas para resolver más rápidamente problemas que a los ordenadores actuales les tomaría desde decenas hasta millones de años.

Esto tiene aplicaciones en descubrimientos en medicina, química y muchos otros campos.

El topoconductor de Microsoft

En su presentación, Microsoft aseguró que su conductor topológico, también llamado topoconductor, tiene el potencial de ser tan revolucionario como lo fue el semiconductor en la historia de la informática.

Chetan Nayak, responsable técnico de hardware cuántico de la empresa, señala que estos avances sacudirán las ideas convencionales sobre el futuro de los ordenadores cuánticos.

"Mucha gente ha dicho que la informática cuántica, es decir, los ordenadores cuánticos útiles, están a décadas de distancia", afirmó. "Creo que esto nos sitúa en años y no en décadas".

Podrían, por ejemplo, descomponer los microplásticos en subproductos inofensivos a la salud, o crear materiales autorreparables para la construcción, entre muchas otras aplicaciones.

En concreto, el nuevo chip de Microsoft se basa en las denominadas partículas de Majorana, que hasta ahora se consideraban teóricas.

El mayor reto de los ordenadores cuánticos está relacionado con su componente fundamental, el cúbit, que es increíblemente rápido pero también muy difícil de controlar y propenso a errores.

Pero cuantos más cúbits tenga un chip, mayor capacidad tendrá.

Microsoft afirma que ha colocado ocho de sus nuevos cúbits topológicos -lo que implica una propiedad de la materia exótica- en su nuevo chip, una cantidad considerablemente inferior a la de los chips creados por algunos de sus rivales.

Sin embargo, su material topológico en futuro permitiría añadir un millón de cúbits, lo que crearía una inmensa potencia de cálculo.

"De la misma manera que la invención de los semiconductores hizo posibles los teléfonos inteligentes, los ordenadores y la electrónica actuales, los topoconductores y el nuevo tipo de chip que permiten ofrecen un camino hacia el desarrollo del sistema cuántico", afirma Microsoft.

"Todas las computadoras actuales del mundo que operan juntas no pueden hacer lo que una computadora cuántica de un millón de cúbits será capaz de hacer", añade.

Expertos, incluidos los de la revista Nature, señalan que la empresa no presentó detalles de cómo lograría manejar un millón de cúbits.

El profesor Paul Stevenson, de la Universidad de Surrey (Reino Unido), dijo a la BBC que la investigación publicada por Microsoft es un "paso importante", pero cree que tiene por delante retos difíciles.

"Hasta que no se den los siguientes pasos, es demasiado pronto para ser algo más que cautelosamente optimistas", afirmó.

Chris Heunen, catedrático de Programación Cuántica de la Universidad de Edimburgo (Reino Unido), señaló a la BBC que los planes de Microsoft le parecían "creíbles".

"Se trata de un avance prometedor tras más de una década de desafíos. En los próximos años se verá si esta apasionante hoja de ruta da resultado", apuntó.

Con información de Chris Vallance, reportero senior de tecnología de BBC News

melc