Un estudio del CSIC confirma la existencia de partículas de Majorana en superconductores

Estas esquivas partículas podrían ayudar a construir ordenadores cuánticos más potentes que los actuales de Google o IBM

Fecha de noticia: 
Sábado, 21 diciembre, 2019

Un estudio del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha demostrado teóricamente que las esquivas partículas de Majorana pueden surgir en un material superconductor en condiciones más genéricas de lo que se pensaba hasta ahora. Las partículas de Majorana son muy atractivas por su potencial aplicación en la computación cuántica. Estas partículas podrían ser muy robustas frente a las distorsiones en el procesado de la información (decoherencia cuántica) y podrían ayudar a construir ordenadores cuánticos mucho más potentes y estables que los actuales ordenadores cuánticos basados en circuitos superconductores, como los de Google o IBM. Los resultados del estudio se publican en la revista Communicatiosn Physics.

“Durante la última década, la pregunta sobre si es posible generar partículas de Majorana en un material superconductor ha generado un acalorado debate en el campo de la física de materia condensada”, explica Ramón Aguado, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid y principal autor del estudio.

"Nuestro trabajo contribuye a cerrar el debate. Hemos demostrado teóricamente cómo estas partículas de Majorana pueden surgir en condiciones que antes se consideraban desfavorables para su existencia”, explica Aguado. “En concreto, el estudio demuestra que el acoplo del superconductor a un entorno que genera decoherencia cuántica (distorsión en el procesado de la información; algo intrínseco a los sistemas experimentales), ayuda a generar partículas de Majorana en condiciones más genéricas que en un sistema cuántico ideal aislado", añade.

“Hoy los ordenadores cuánticos más avanzados, los de Google e IBM, tienen en torno a 50 qubits. Con una fidelidad del 99,9%, realizar tareas complejas en un ordenador cuántico requerirá del orden de miles de qubits (ya que necesitamos muchos qubits que corrijan los errores debidos a la decoherencia en cada unidad lógica). A día de hoy, tener decenas de miles de qubits en un chip superconductor parece un reto casi insalvable en términos de escalabilidad.  Por otro lado, con una fidelidad con más cifras decimales, digamos del 99,9999%, sólo necesitaríamos unas pocas decenas de qubits para realizar la misma tarea. Lo interesante es que, teóricamente, un qubit topológico robusto basado en Majoranas alcanzaría fidelidades en este rango”, detalla Aguado.

“Microsoft, otra de las grandes compañías en la carrera por el ordenador cuántico, apuesta por esta solución con partículas de Majorana. En cualquier caso, es importante aclarar que estamos también muy lejos de tener decenas de qubits topológicos funcionando en un chip. Como suelo decir, estamos todavía en la época de los dinosaurios en cuanto a ordenadores cuánticos se refiere”, concluye Aguado.

CSIC Comunicación

imagen de Chip experimental en el que se investigan partículas de Majorana. Foto: Microsoft
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Referencia científica: 
J. Avila, F. Peñaranda, E. Prada, P. San-Jose & R. Aguado. Non-hermitian topology as a unifying framework for the Andreev versus Majorana states controversy. Communications Physics. DOI: 10.1038/s42005-019-0231-8

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