Enrique Sánchez,
Enrique Sánchez: "El potencial de la computación cuántica reside en las enormes capacidades que podrá ofrecer en el futuro"
El responsable de Quantum Flagship (QCN) de la UE participa este miércoles en la International Quantum Business Conference, que reunirá en Santiago de Compostela a referentes mundiales de la computación cuántica.
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La computación cuántica no es capaz de resolver en estos momentos problemas reales a gran escala, pero su futuro es muy prometedor. Por ahora sí puede abordar ciertos problemas científicos o realizar pruebas de concepto en sectores como la banca, pero "su verdadero potencial reside en las enormes capacidades que podrá ofrecer en el futuro".
Enrique Sánchez es una de las voces clave del Quantum Flagship encargado de marcar el rumbo del ecosistema cuántico de la UE. Desde su puesto dirigiendo la oficina del Quantum Flagship en Bruselas, este científico participará este miércoles en la International Quantum Business Conference, que reunirá en Santiago de Compostela a la élite mundial de la computación cuántica.
Junto con Enrique, estarán otras figuras de gran peso como Shintaro Sato, responsable global de la estrategia cuántica de Fujitsu; o Christian Trefzger, uno de los arquitectos de la política cuántica europea desde la Comisión Europea. La inscripción es completamente gratuita y puede hacerse desde esta página web.
¿En qué consiste la iniciativa Quantum Flagship de la UE?
Es una iniciativa de investigación que lanzó la Comisión Europea en 2017 internamente y en 2018 públicamente para invertir mil millones de euros en proyectos para incrementar la madurez de las tecnologías cuánticas en la Unión Europea. Las tecnologías cuánticas se pueden dividir en cuatro grandes grupos que serían la computación cuántica, la simulación cuántica, las comunicaciones cuánticas, y la mterología y sensórica cuánticas. Y también se incluyó un quinto pilar en el Quantum Flagship que es la ciencia básica. ¿Por qué? Porque siempre hay que mantener la investigación en ciencia básica para no comprometer la ciencia aplicada en 15 o 20 años.
¿Cuál es la situación de España y en particular a Galicia en cuanto a implantación de la tecnología cuántica?
España está en los países de cabeza ya que tiene muy buenos grupos de investigación, centros de investigación y, en algunos aspectos, se podría decir, hasta pioneros en lo que sería el conjunto de la Unión Europea. Por ejemplo, y por compararlo, en inteligencia artificial, no hay empresas españolas líderes de inteligencia artificial, pero sí que lo hay de tecnologías cuánticas.
Tenemos un centro de investigación en Barcelona, en Castelldefels, que se llama Instituto de Ciencias Fotónicas. Es pionero a nivel mundial en el campo de las comunicaciones cuánticas. En el País Vasco hay un cluster de empresas en el cual la sensórica cuántica está muy avanzada. La empresa de software cuántico más grande del mundo está en San Sebastián, que se llama Multiverse Computing. En Galicia, la Universidad de Vigo tiene un equipo de investigación muy bueno en comunicaciones cuánticas espaciales. Por otro lado, el CESGA, el centro de Supercomputación de Galicia, en estos momentos alberga el ordenador cuántico con más qubits -o bits cuánticos- de toda España: 32 qubits.
¿Cómo influye la investigación europea en computación cuántica en comparación con la de Estados Unidos o China?
Al final, el avance de esta tecnología depende, obviamente, en gran medida de la inversión pública. En China, por ejemplo, se ha hecho una inversión pública enorme. En Estados Unidos, además de una inversión pública significativa, la inversión privada es mucho más accesible y abundante. Por razones culturales y por el funcionamiento de su economía, en Estados Unidos la inversión privada es muchísimo mayor que en Europa.
Para que Europa alcanzara un dinamismo económico comparable al estadounidense, tendrían que cambiar muchas cosas. No obstante, esto no es algo que se vaya a solucionar de inmediato; es una limitación conocida. Entonces, ¿cómo puede la Unión Europea compensar la menor inversión privada? Una de las vías es mejorar la coordinación entre los distintos actores. Esto es especialmente importante porque la Unión Europea no es un país único: está formada por 27 países con 27 gobiernos y prioridades que deben alinearse, lo que requiere un esfuerzo de coordinación que no existe en un único Estado.
Los órganos de gobierno del Quantum Flagship han actuado coordinando todo el ecosistema de tecnologías cuánticas, más allá del propio ámbito de investigación delimitado por el Quantum Flagship. Esta iniciativa, originalmente centrada en la investigación, estableció órganos de gobierno que permitieron coordinar también el desarrollo de infraestructuras y la comunicación con los gobiernos y la Comisión Europea, facilitando otras iniciativas.
Por ejemplo, tras asegurar los 1.000 millones de euros de investigación del Quantum Flagship, se impulsó la creación de la European Quantum Communication Infrastructure (EuroQCI). Esta infraestructura tiene como objetivo desplegar fibras ópticas en toda la Unión Europea, conectando al menos las capitales de los 27 países con comunicaciones cuánticas, completamente seguras. Se trata de una infraestructura de seguridad para uso gubernamental, incluyendo ejército y autoridades políticas.
Otra iniciativa clave fue la European Quantum Computing and Simulation Infrastructure (EuroHPC QCS), una red de ordenadores cuánticos distribuidos por Europa. Actualmente hay diez nodos, incluido uno en el Barcelona Supercomputing Center.
Además, se han impulsado otras dos iniciativas de tecnologías cuánticas en la UE. Una de ellas es la European Quantum Sensing Infrastructure, centrada en sensores cuánticos. Esta infraestructura incluirá gravímetros en un satélite artificial que, al orbitar la Tierra, medirán con gran precisión las pequeñas oscilaciones del campo gravitatorio provocadas por cambios en el material subyacente. Esto permite, por ejemplo, detectar la presencia de submarinos, aunque también tiene aplicaciones científicas civiles.
¿Qué avances recientes en computación cuántica le parecen más prometedores y por qué?
Actualmente, la computación cuántica no es capaz de resolver problemas reales a gran escala. Sí puede abordar ciertos problemas científicos o realizar pruebas de concepto en sectores como la banca, pero aún no permite que un gran banco resuelva todos sus problemas mediante esta tecnología.
Muchos avances en computación cuántica no se publican debido al secretismo que existe entre los principales polos tecnológicos del mundo: China, la Unión Europea y Estados Unidos. Por eso, gran parte del progreso se mantiene reservado.
A nivel industrial, las aplicaciones potenciales son diversas: banca, farmacéutica, movilidad, cálculo de rutas, logística de aviones, e incluso en procesos de inteligencia artificial. Sin embargo, por el momento no hay un área concreta donde la computación cuántica esté destacando de manera evidente.
Su verdadero potencial reside en las enormes capacidades que podrá ofrecer en el futuro. Hoy en día, los ordenadores cuánticos aún no están disponibles para el mercado masivo. Se estima que faltan entre 10 y 15 años para que esta tecnología pueda adquirirse a gran escala por bancos, industrias o empresas del sector automovilístico.
¿Qué impacto tendrá la computación cuántica en la vida cotidiana dentro de los próximos 10 a 20 años?
Actualmente, los ordenadores cuánticos presentan varias limitaciones. En primer lugar, aún no se sabe con certeza qué problemas serán capaces de resolver, por lo que se trabaja intensamente en desarrollar casos de uso para sectores como medicina, logística o banca.
Existen diversas tecnologías para construir ordenadores cuánticos: sobre materiales semiconductores, superconductores o mediante chips fotónicos con láseres que bombean cristales. Cada tecnología parece más adecuada para ciertos tipos de problemas, y la investigación se centra en determinar cuál es la más eficiente para cada caso. Por ejemplo, recientemente el Gobierno de España lanzó una convocatoria en la que se seleccionaron dos asociaciones empresariales para desarrollar casos de uso concretos.
Otra limitación importante es el “ruido” que generan los qubits, los bits cuánticos, debido a su interacción entre sí. Actualmente estamos en la era de la computación cuántica NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum), que se caracteriza por estos problemas de ruido. Se espera que en los próximos años, antes de llegar a los ordenadores cuánticos plenamente funcionales y robustos, se avance hacia la era de los “Fault-Tolerant Quantum Computers”, es decir, ordenadores cuánticos tolerantes a fallos.
En resumen, hoy se trabaja principalmente en desarrollar casos de uso y en reducir el ruido de los qubits, con el objetivo de que, eventualmente, los ordenadores cuánticos puedan resolver problemas reales de la economía y de la industria a gran escala.
¿Es posible que la computación cuántica resuelva problemas que hoy parecen imposibles para los superordenadores clásicos?
Los algoritmos cuánticos, en cambio, destacan en problemas de criptografía, especialmente en la factorización de números grandes, operación fundamental en la seguridad de la mayoría de los sistemas criptográficos actuales. Por eso es crucial que, cuando los ordenadores cuánticos sean plenamente funcionales, nuestros sistemas de cifrado estén preparados para resistirlos.
Además, los ordenadores cuánticos son muy prometedores para problemas de optimización y logística. Por ejemplo, determinar la ruta más eficiente para que una furgoneta de correos recorra todos los pueblos de una provincia minimizando kilómetros, o decidir la disposición óptima de contenedores en un barco que debe pasar por varios puertos. También pueden mejorar sistemas de pricing en aerolíneas o plataformas de reservas, calculando tarifas de manera más rápida y eficiente.
En finanzas, los ordenadores cuánticos podrían acelerar operaciones de alta frecuencia, como las decisiones de compra y venta de acciones en bolsa, proporcionando ventajas competitivas.
Finalmente, tienen aplicaciones importantes en la simulación de moléculas para la industria farmacéutica. Esto permite estudiar con precisión las propiedades químicas de fármacos, acelerando el desarrollo de vacunas y medicinas más eficaces.
La industria farmacéutica realiza simulaciones en ordenador que son muy costosas y requieren mucho tiempo, normalmente ejecutadas en superordenadores como el Centro de Supercomputación de Galicia, en el CESGA. Este tipo de problemas puede resolverse de manera mucho más rápida con ordenadores cuánticos.
Otro ámbito clave es la inteligencia artificial. Actualmente, cada vez más sectores de la economía dependen de procesos basados en IA, como Uber, Airbnb o muchas otras aplicaciones que utilizan inteligencia artificial en segundo plano. Estos procesos requieren analizar grandes volúmenes de datos y realizar cálculos estadísticos para predecir resultados. Si se aceleran mediante computación cuántica, los resultados serán más rápidos, precisos y fiables.
Algunas personas temen que la computación cuántica pueda amenazar la seguridad digital actual; ¿cómo se está abordando ese riesgo?
La computación cuántica, considerada la “estrella” de las tecnologías cuánticas, destaca por su gran potencial de aplicaciones. Entre ellas, podrá resolver problemas de factorización, que son la base de la mayoría de los sistemas criptográficos actuales.
Los sistemas criptográficos actuales enfrentan riesgos ante la llegada de los ordenadores cuánticos, y las comunicaciones cuánticas ofrecen una solución a este problema. Estas comunicaciones permiten detectar cualquier intento de interceptación: debido a una propiedad fundamental de la física cuántica, medir un estado cuántico altera ese estado. Por lo tanto, si un espía intentara interceptar un mensaje, la perturbación generada sería detectable y se podría cortar la comunicación.
Por esta razón, se están desplegando capacidades de comunicación cuántica y asegurando todo el ecosistema de criptografía, incluidos servidores e infraestructuras gubernamentales, para protegerlos frente a la computación cuántica.
Existen dos enfoques principales para garantizar la seguridad: la criptografía postcuántica, que ofrece una solución intermedia, y la distribución cuántica de claves, que utiliza directamente las propiedades de las comunicaciones cuánticas para asegurar los sistemas de cifrado.
