Microsoft ha estado en una búsqueda para sintetizar este estado, llamado Majorana Fermion, en forma de cuasipartículas. La Majorana se propuso por primera vez hace casi 90 años como una partícula que es su propia antipartícula, lo que significa que dos Majoranas se aniquilarán cuando se encuentren entre sí. Con las condiciones correctas y la configuración física, la compañía espera obtener un comportamiento que coincida con el de Majorana Fermion dentro de los materiales.
En los últimos años, el enfoque de Microsoft se ha centrado en la creación de un cable muy delgado o “nanocable” del arsenuro de indio, un semiconductor. Este material se coloca muy cerca del aluminio, que se convierte en un superconductor cercano al cero absoluto, y puede utilizarse para crear superconductividad en el nanocable.
Por lo general, no es común encontrar electrones no apareados que se deslicen en un superconductor, ya que a los electrones les gusta emparejarse. Pero en las condiciones correctas en el nanocable, es teóricamente posible que un electrón se esconda, con cada mitad escondida en cada extremo del cable. Si estas entidades complejas, llamadas modos cero de Majorana, pueden ser confirmadas en la realidad, serán difíciles de destruir, haciéndolas intrínsecamente estables.
“Ahora puedes ver la ventaja”, dice Sankar das Sarma, un físico teórico de la Universidad de Maryland que realizó un trabajo temprano en este concepto. “No puedes destruir un medio electrón, ¿verdad? Si intentas destruir un medio electrón, eso significa que solo queda medio electrón. Eso no está permitido”.
En 2023, el equipo de Microsoft publicó un artículo en la revista Physical Review B afirmando que este sistema había superado un protocolo específico diseñado para evaluar la presencia de modos cero de Majorana. Esta semana en Nature, los investigadores informaron que pueden “leer” la información en estos nanocables, específicamente, si hay modos cero de Majorana escondidos en los extremos de los cables. Si es así, eso significa que el cable tiene un electrón extra y no apareado.
“Lo que hicimos en el artículo de Nature es mostrar cómo calcular la pareja o la anomalía”, dice Nayak. “Poder determinar si hay 10 millones o 10 millones y uno de electrones en uno de estos cables”. Ese es un paso importante en sí mismo, ya que la compañía tiene como objetivo utilizar esos dos estados, un número par de electrones en el nanocable, como el 0 y 1 en sus qubits.
Si estas cuasipartículas existen, debería ser posible “entrelazar” los cuatro modos cero de Majorana en un par de nanocables entre sí al realizar mediciones específicas en un orden específico. El resultado sería un qubit con una combinación de estos dos estados, pares e impares. Nayak dice que el equipo ha logrado hacer exactamente eso, creando un sistema cuántico de dos niveles, y que actualmente están trabajando en un documento sobre los resultados.
Investigadores fuera de la compañía dicen que no pueden comentar sobre los resultados de QIBT, ya que ese documento aún no está disponible. Pero algunos tienen cosas que decir sobre los hallazgos publicados hasta ahora. “Me parece muy prometedor”, dice Travis Humble, director del Centro de Ciencias Cuánticas del Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Tennessee. “Todavía no es suficiente afirmar que han creado qubits topológicos. Todavía hay más trabajo por hacer allí”, dice. Pero “este es un buen primer paso para validar el tipo de protección que esperan crear”.