El ordenador cuántico Majorana 1 de Microsoft copó titulares en febrero de 2025 con sus 8 cúbits de tipo tetrón en H usando 32 estados topológicos de Majorana. Pero Microsoft no publicó ningún resultado de sus tetrones en H; además, los resultados de tetrones en línea que publicó en Nature en febrero se pueden explicar usando estados no topológicos de tipo Andreev. Con absoluta seguridad, Majorana 1 no es un ordenador cuántico topológico. No hay ninguna evidencia de ello; de hecho, bastaría que Microsoft ilustrara una operación cuántica topológica con un tetrón (por ejemplo, un braiding). En julio se acaba de publicar un nuevo artículo de Microsoft Quantum en arXiv, en el que se estudia un solo tetrón en H (similar a los 8 de Majorana 1). Se realizan medidas de la vida media de dos tipos de estados cuánticos: estados llamados bucle Z, entre dos nanohilos alineados, con una vida media τ(Z) = 12.4 ± 0.4 ms, y estados bucle X, entre dos nanohilos en paralelo, con τ(X) = 14.5 ± 0.3 μs. Se afirma que estos tiempos «tan largos» son prueba de la robustez del cúbit de tipo tetrón y están en buen acuerdo con las predicciones teóricas de un modelo basado en modos cero de Majorana. Sin embargo, estos tiempos son del orden de magnitud de los logrados por otros investigadores usando estados no topológicos de tipo Andreev. Más aún, el nuevo artículo no presenta ninguna prueba de que este tetrón en H use estados topológicos. En conclusión, hasta que Microsoft demuestre lo contrario, debemos afirmar que Majorana 1 es un ordenador cuántico con ocho cúbits superconductores no topológicos (similar a los de Google, IBM y otros, que usan transmones, pero ya superan los cien cúbits).
Todos soñamos con los ordenadores cuánticos topológicos. Pero ningún experimento ha logrado evidencias (pruebas fuera de toda duda) de la presencia de estados de tipo modo cero de Majorana (MZM) en nanohilos superconductores (el primero que lo logre obtendrá un Premio Nobel de Física cuando se replique su hito). Ninguno. Hasta ahora, todas los resultados publicados se pueden explicar usando estados de tipo Andreev (que, por desgracia, no están en la alfombra roja hacia el Nobel). Por ello, fabricar cúbits de tipo tetrón, todo un alarde técnico, solo sirve como trampantojo de cúbits topológicos (pues son cúbits superconductores no topológicos según todos los resultados publicados hasta ahora). El nuevo artículo de Microsoft Quantum usa la técnica de medida publicada en Nature en febrero de 2025. Los resultados son excelentes, el estado del arte en este campo de la metrología, pero no hay ninguna duda de que su origen son estados de Andreev en los nanohilos. Microsoft Quantum lo reconoce, a la chita callando, cuando concluye que «no se puede descartar una explicación no topológica» («one cannot rule out non-topological explanations«). Además, proponen como hoja de ruta para su trabajo futuro mostrar que las medidas en X y Z no son conmutativas (algo que también es compatible con estados de Andreev). Pero finalizan su artículo con una última palabra «braiding» que ilustra el sueño de Microsoft Quantum, mostrar una operación topológica con su tetrón en H de tipo braiding. Pero aún no lo han logrado y todo apunta a que están muy lejos de lograrlo. Como todos, ellos también sueñan con ordenadores cuánticos topológicos.
El artículo es Microsoft Quantum, «Distinct Lifetimes for X and Z Loop Measurements in a Majorana Tetron Device,» arXiv:2507.08795 [cond-mat.mes-hall] (11 Jul 2025), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.08795. He usado algunas figuras del artículo de Microsoft Quantum, «Roadmap to fault tolerant quantum computation using topological qubit arrays,» arXiv:2502.12252 [quant-ph] (17 Feb 2025), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2502.12252. En este blog también puedes leer sobre Majorana 1 en las dos piezas «Podcast CB SyR 501: Majorana 1 de Microsoft», LCMF, 10 mar 2025, y «Podcast CB SyR 504: Majorana 1», LCMF, 24 mar 2025. El artículo en Nature citado es Microsoft Azure Quantum, «Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices,» Nature 638: 651-655 (19 Feb 2025), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-024-08445-2. El hype de Microsoft lo puedes disfrutar en Marin Ivezic, «Microsoft’s Majorana‑1 Chip Demonstrates X and Z Loop Parity Measurements,» Microsoft, 12 Jul 2025. Otros blogueros se han hecho eco del hype como Matt Swayne, «Microsoft Shows Distinct Parity Lifetimes in Topological Qubit Prototype,» Quantum Insider, 15 Jul 2025.
Un modo cero de Majorana (MZM) es un estado cuántico de energía cero que aparece en el extremo de un nanohilo superconductor adecuado. Siendo un estado de energía cero no puede existir en la Naturaleza. Sin embargo, en los en sus extremos de los nanohilos se observan estados de Andreev de baja energía. La hipótesis teórica aún no demostrada a nivel experimental es que a muy baja energía ocurre una transición de fase en la que los estados de Andreev se transforman en estados de Majorana, análogos a los MZM pero con una energía muy pequeña, aunque no nula (dicha energía estará por debajo de una hipotética energía crítica asociada a dicha transición de fase). Nadie ha observado nunca un estado de Majorana; sin embargo, se han publicado muchos artículos con falsos positivos, que proclaman la primera observación de un modo cero de Majorana. El consenso científico es que solo se han observado estados de Andreev en todos esos experimentos, pues todos sus resultados se pueden explicar con estados de Andreev. Pero aún no se ha perdido la esperanza de que algún día se observen estados de Majorana. Los optimistas afirman que no hay ninguna ley física que prohíba su existencia.
Resumiendo mucho, la gran diferencia entre los estados de Andreev y de Majorana es que los segundos son topológicos. Los estados de Andreev son estados no topológicos que se encuentran en los extremos de los nanohilos y no tienen robustez suficiente para ser movidos a lo largo de la longitud del nanohilo. Por contra, los hipotéticos estados de Majorana son topológicos, apareciendo en los extremos de los nanohilos (a partir de estados de Andreev tras una transición de fase) con una robustez topológica que permite moverlos a lo largo de la longitud del nanohilo. Gracias a ello se pueden realizar operaciones cuánticas topológicas, como el braiding (intercambio de posiciones). Esta figura (a) ilustra el braiding en una unión de tipo T, con dos estados de Majorana γ₁ y γ₂ en los extremos de un nanohilo (azul oscuro) que contiene un nanohilo transversal (azul claro). Se mueve (b) el estado γ₁ al nanohilo transversal, luego se mueve (c) el estado γ₂ al extremo opuesto, y finalmente (d) se mueve el estado γ₁ al lugar que ocupaba el estado γ₂. Con estados de Andreev es imposible realizar esta operación; su demostración experimental sería la prueba de fuego que demostraría la existencia de estados de Majorana. Nadie lo ha logrado hasta ahora.
Un cúbit topológico se puede implementar usando cuatro estados de Majorana, el llamado cúbit de tipo tetrón. Esta figura ilustra un tetrón en configuración en letra H, con cuatro estados de Majorana, dos γ₁ y γ₂ en los extremos de un nanohilo, y otros dos γ₃ y γ₄ en los extremos del otro nanohilo, con un tercer nanohilo transversal que los conecta (para permitir el braiding). Para la exploración de estos estados (sean de Andreev o de Majorana) en los extremos de los nanohilos se usan puntos cuánticos que permiten medir la capacitancia a lo largo del nanohilo. Hay dos configuraciones de medida estándares, la medida en un «bucle X» (X loop), figura izquierda, y la medida en un «bucle Z» (Z loop), figura derecha. Por razones obvias, la vida media de los estados medidos en un bucle X es unas mil veces más corta (microsegundos) que en un bucle Z (milisegundos). Repito, tanto si en los extremos de los nanohilos hay estados de Andreev como si hay estados de Majorana se pueden realizar este tipo de medidas que demuestran que se trata de estados cuánticos. Sin embargo, si hay estados de Andreev, el cúbit de tipo tetrón será no topológico (como un cúbit superconductor convencional, que es de tipo transmón); por supuesto, si hubiese estados de Majorana, el cúbit de tipo tetrón sería topológico. La diferencia entre ambos casos solo se puede demostrar moviendo los estados de Majorana a lo largo del nanohilo para implementar una operación de braiding.
Para las medidas en bucle X se aplica un campo magnético en el plano del dispositivo (in-plane) de 2.3 T (teslas) y un campo magnético transversal (out-of-plane) entre −2.5 y 2.5 mT (militeslas). Gracias a ellas se exploran las correlaciones temporales entre los estados γ₁ y γ₃ de los extremos de los nanohilos, usando los puntos cuánticos QD1 y QD3. Estas figuras ilustran el comportamiento cuántico (azul) para un campo transversal de −1.7 mT y el comportamiento clásico (verde) para −1.1 mT. Las medidas para estados cuánticos (color azul) muestran correlaciones cuánticas en el tiempo que permiten estimar la vida media del estado τ(X) = 14.5 ± 0.3 μs. Estos resultados se explican perfectamente usando estados de Andreev (aunque también se pueden explicar usando estados de Majorana).
Para las medidas en bucle Z se aplica también se aplica un campo magnético transversal (out-of-plane) entre −2.5 y 2.5 mT (militeslas). Gracias a ellas se exploran las correlaciones temporales entre los estados γ₃ y γ₄ de los extremos de los nanohilos, usando los puntos cuánticos QD3 y QD4 (aunque el lazo también incluye el punto cuántico QDL). Estas figuras ilustran el comportamiento cuántico para un campo transversal de +1.1 mT. Las medidas para estados cuánticos muestran correlaciones cuánticas en el tiempo con una vida media del estado τ(Z) = 12.4 ± 0.4 ms (el mismo valor en ambos sentidos del bucle). De nuevo, repito, estos resultados se explican perfectamente usando estados de Andreev (aunque también se pueden explicar usando estados de Majorana).
En resumen, estos resultados son muy interesantes, pero no permiten discernir entre estados de Andreev (no topológicoss) y de Majorana (topológicos). Son muy interesantes incluso si Majorana 1 es un ordenador cuántico con cúbits no topológicos. Sin embargo, estos resultados se ven afeados por el hype mediático generado por Microsoft al afirmar sin pruebas que Majorana 1 es el primer ordenador cuántico topológico de la historia. Repito, no hay pruebas de que lo sea. Además, todos los resultados publicados hasta ahora indican de forma muy clara que no lo es. Lo siento mucho, pero el sueño de Microsoft es «una sombra, una ficción, [pues] toda la vida es sueño, y los sueños, sueños son» (como decía Calderón de la Barca en el siglo XVII).
