El "cuello de botella" de la computación cuántica, un reto científico centrado en València

VALÈNCIA (EFE). La Universitat Politècnica de València (UPV) lidera el proyecto europeo Quadrature, con un presupuesto de 4,2 millones del programa Horizon y la participación de expertos de todo el mundo, para avanzar en dar respuesta al principal "cuello de botella" de la computación cuántica, la escalabilidad.

Esta tecnología está llamada a propiciar una revolución en múltiples ámbitos, desde la economía, hasta diferentes sectores industriales como son el aeronáutico, el energético, el farmacéutico y el de la salud, ha informado a EFE la institución universitaria.

Efecto transformador de Quadrature

La investigadora del Departamento de Informática de Sistemas y Computadores (DISCA) de la UPV y coordinadora del proyecto, Carmina G. Almudéver, ha explicado a EFE que "la disponibilidad de ordenadores cuánticos tendrá un impacto profundo y generalizado una vez que su escala alcance un punto en el que los algoritmos de optimización y clasificación sean representativos de problemas reales de diferentes disciplinas científicas y ámbitos de aplicación".

"Al abordar el principal cuello de botella de la escalabilidad en los ordenadores cuánticos mediante la incorporación de las comunicaciones cuánticas en arquitecturas modulares, Quadrature producirá un efecto positivo transformador en la economía, la sociedad, el medio ambiente…", ha añadido.

Múltiples aplicaciones

Los ordenadores cuánticos no serán un reemplazo de los clásicos, ya que no son simplemente máquinas más veloces que las convencionales, sino que tienen el potencial de resolver ciertos problemas altamente complejos como los relacionados con la simulación o la optimización.

El desarrollo de este proyecto contribuiría, por ejemplo, a desarrollar nuevos fármacos, optimizar rutas en el sector del transporte, mejorar el control del tráfico aéreo, aumentar la precisión de las predicciones meteorológicas, así como nuevas oportunidades en términos de seguridad del intercambio electrónico y detección del fraude.

"Estas son solo algunas de las múltiples aplicaciones y ventajas que se esperan de la computación cuántica. Todavía se desconoce el potencial real que esta nueva tecnología tendrá, pero estamos seguros de que su impacto será enorme", ha resaltado.

Para ello, ha incidido, "es necesario escalar los ordenadores cuánticos actuales, que es el gran reto al que se enfrenta la investigación".

"En este proyecto nos centramos tanto en la tecnología necesaria para la fabricación de chips cuánticos escalables, como en el desarrollo de algoritmos cuánticos y del software y hardware necesario para conectar ambos niveles. Analizaremos diferentes arquitecturas que consistan en millones de cúbits –o bits cuánticos- que sean capaces de abordar problemas reales que son intratables incluso por los supercomputadores más potentes que tenemos hoy en día”, agregado Almudéver.

Junto la UPV participan la Universitat Politècnica de Catalunya y el Barcelona Supercomputing Center (España), la Universidad de Siegen (Alemania), la Universidad de Catania (Italia), el University College de Dublín y Eqqual 1(Irlanda), la Universidad Tecnológica Delft (Países Bajos) y la Escuela Politécnica Federal de Laussane (Suiza).

Un desafío complejo y basado en los cúbits 

Según la investigadora, "la denominada ventaja cuántica, término que hace referencia a un ordenador cuántico que realiza un cálculo específico que resulta intratable para un ordenador clásico, se ha reivindicado recientemente con ordenadores cuánticos de escala intermedia propensos a errores que consisten en varias decenas de cúbits".

"Abordar cualquier problema del mundo real requerirá escalar los procesadores cuánticos a miles o incluso millones de cúbits y desarrollar un sistema con un número tan elevado es un gran desafío. Esta carrera por el aumento de escala es muy compleja y gira principalmente en torno a los aspectos tecnológicos de los cúbits", ha apuntado.

Almudéver ha concluido que su trabajo sostiene que "el cuello de botella se está desplazando a los problemas arquitecturales y algorítmicos derivados de la necesidad de empaquetar densamente los cúbits y sus interfaces electrónicas clásicas y es aquí donde, mediante una arquitectura modular distribuida, se centra el proyecto para seguir avanzando en este gran reto del ordenador cuántico".

El proyecto, cuya reunión inicial se celebró en la UPV a principios del mes de julio, se desarrollará hasta mediados del 2027.