Hoy se celebra el día mundial de la computación cuántica, una iniciativa en la que participan científicos de más de 65 países y en la que se suman las habilidades de diversos perfiles profesionales: personas dedicadas a la ingeniería, a la educación, comunicadores, emprendedores, tecnólogos de la más diversa índole…con el propósito conjunto de explicarle a la sociedad en qué consiste la computación cuántica.
La idea de la computación cuántica es utilizarla para resolver problemas que ahora mismo no se pueden resolver con la clásica o cuyo coste temporal es demasiado alto; llega un momento en que son tan complejos que la clásica no es capaz de procesarlos, sin embargo, la cuántica por su manera de abordarlos puede llegar a soluciones más certeras. Esto es posible gracias a que esta arquitectura ya no tiene como elemento básico a bajo nivel el bit, que es binario y puede tener únicamente dos valores (0 y 1), sino que introduce el qubit, que es una partícula cuántica qu,e gracias a la superposición, puede tener todos los estados a la vez.
Esta disciplina es aún bastante desconocida para el público no especializado. Lo que se debe a la escasez y precio de los ordenadores cuánticos. Por eso, su actual estado de desarrollo, condiciona la investigación en muchos campos que podrían beneficiarse de la computación cuántica. Por el momento, el tiempo disponible de uso está muy limitado, condicionado por una creciente demanda.
Sin embargo, Asturias ha logrado situarse como un referente en este ámbito, algo motivado por el trabajo de la Universidad de Oviedo en el área y por el hecho de que, desde finales de 2019, CTIC cuenta con una potente supercomputadora capaz de llevar a cabo simulaciones cuánticas de hasta 38 qubits lógicos, y cientos más en ciertas condiciones.
Ligado a ello y, en vista de la limitación en cuanto al acceso y uso a ordenadores cuánticos, el equipo de Computación Cuántica de CTIC ha desarrollado QUTE, una plataforma de simulación cuántica robusta, fácil de usar y que completa en pocos minutos simulaciones complejas que tardarían horas o días en un ordenador medio.
QUTE ofrece a los investigadores la posibilidad de crear sus experimentos o importar los que ya tengan, para ser ejecutados en el simulador. Además, es posible consultar el estado del experimento en todo momento y, al finalizar el trabajo, la propia plataforma envía un email avisando de que los resultados ya se encuentran disponibles.
Uno de los ámbitos en los que el equipo de personas investigadoras del Centro Tecnológico aplica esta plataforma de simulación es en Alcatraz, una iniciativa enmarcada en el Programa Asturias, con una duración de tres años que finalizará en diciembre de este año sobre computación cuántica y lo que pretende es establecer una comparativa entre ésta y la clásica mediante ejemplos extraídos de la industria asturiana.
Para ello, lo que se ha hecho ha sido seleccionar unos ejemplos matemáticos susceptibles de ser abarcados por la computación cuántica y definirlos conforme a los retos de la industria. Esto se ha aplicado a ejemplos de problemas matemáticos de clasificación, optimización y simulación.
Al llevar estos ejemplos a la industria de nuestra región, se han realizado cálculos destinados a la detección de anomalías en un proceso productivo aplicando computación de clasificación. En el caso de la optimización, el trabajo se ha enfocado hacia la mejora de procesos industriales. Por último, en lo relativo a la computación de simulación, CTIC ha dirigido su investigación al diseño de nuevos productos, por ejemplo, en la industria farmacéutica con nuevos medicamentos.
Dentro de estos retos, el equipo investigador de CTIC está llevando a cabo la comparativa entre computación clásica y cuántica en casos de uso concretos que han estado definiendo durante los más de dos años de actividad que el proyecto lleva en marcha.
En concreto, esos usos son la prevención de ciberataques, considerando éstos como una anomalía que se puede estudiar con algoritmos de clasificación cuánticos.
En el caso de la computación de optimización, los análisis se enfocan en la optimización de rutas de logística y transporte.
Utilizando computación de simulación, desde CTIC se ha estudiado el diseño molecular, a través de la optimización geométrica de moléculas sencillas, es decir estudiar los átomos que componen una molécula y analizar cómo se ve en tres dimensiones, qué configuración es la óptima que va a tomar ya que las moléculas siempre hacen lo que les requiera la menor energía.
En lo relativo a la computación cuántica, el equipo investigador ya ha definido los algoritmos, que ya están validados y han definido los casos de uso y el trabajo que les queda por delante durante este año es trazar esa comparativa entre las dos disciplinas. De esta manera, se pretende detectar si el uso de computación cuántica supondría un avance y en qué medida y cuáles son las posibles limitaciones de esta disciplina.
Proyecto financiado por la Unión Europea, a través del FEDER y por el Principado de Asturias, a través del Plan de Ciencia, Tecnología e Innovación 2021-2023.
