Primer IBM Quantum System Two en Europa, en Euskadi

Bits Clásicos vs Qubits Cuánticos

La computación clásica se basa en «bits» de información, que solo pueden representar un valor a la vez: un 0 o un 1. La computación cuántica, por otro lado, utiliza «qubits» (bits cuánticos). Los qubits aprovechan los principios de la mecánica cuántica para hacer algo que los bits clásicos no pueden: pueden existir en un estado de superposición, representando simultáneamente 0, 1, o una combinación de ambos. Además, los qubits pueden estar «entrelazados», lo que significa que el estado de un qubit está ligado instantáneamente al estado de otro, sin importar la distancia que los separe. Esta propiedad permite realizar cálculos conjuntos de una manera extremadamente poderosa.

En términos sencillos, mientras que una computadora clásica resuelve un problema probando una posibilidad tras otra de forma secuencial, una computadora cuántica puede explorar muchas posibilidades simultáneamente gracias a la superposición y el entrelazamiento. Esto no significa que las computadoras cuánticas sean simplemente «más rápidas» para todas las tareas; sobresalen en tipos específicos de problemas que son intratables para las computadoras clásicas.

El Potencial de la Computación Cuántica: Resolviendo Problemas Inabordables

El verdadero poder de la computación cuántica reside en su capacidad para abordar problemas complejos que escalan exponencialmente en dificultad para las computadoras clásicas. Esto incluye:

• Simulación de sistemas cuánticos: Modelar el comportamiento de moléculas y materiales a nivel atómico, crucial para el descubrimiento de nuevos fármacos y el diseño de materiales avanzados.
• Optimización: Encontrar la mejor solución entre un número astronómico de posibilidades, con aplicaciones en logística, finanzas, gestión de carteras y optimización de procesos industriales.
• Criptografía: El algoritmo de Shor podría romper muchos de los métodos de cifrado utilizados actualmente (aunque esto requeriría computadoras cuánticas mucho más grandes y estables de las que existen hoy), mientras que la computación cuántica también puede habilitar nuevas formas de cifrado inexpugnable.
• Inteligencia Artificial: Mejorar algoritmos de Machine Learning y optimización de modelos complejos.

Actualmente estamos en la era de los dispositivos cuánticos ruidosos de escala intermedia (NISQ – Noisy Intermediate-Scale Quantum), donde los errores son comunes y limitan la complejidad de los cálculos. El hardware de próxima generación como el **Quantum System Two en Europa** busca superar estas limitaciones.

Arquitectura Modular y Escalabilidad

A diferencia de los sistemas cuánticos anteriores que eran más monolíticos, el IBM Quantum System Two introduce una arquitectura modular. Está diseñado para conectar múltiples procesadores cuánticos en una sola plataforma. Esto permite una mayor escalabilidad, ya que se pueden añadir más procesadores para aumentar el número total de qubits y la potencia de cálculo del sistema. Esta modularidad es clave para construir sistemas cuánticos cada vez más grandes y complejos, superando las limitaciones de los diseños anteriores. El **Quantum System Two en Europa** es el primer ejemplo de esta arquitectura fuera de los laboratorios de IBM en EE. UU.

Capacidades Mejoradas y Reducción de Errores

Además de la modularidad, el IBM Quantum System Two incorpora mejoras en el diseño de los procesadores y la infraestructura de control que apuntan a reducir la tasa de errores inherente a los qubits cuánticos (la «ruidosidad» de la que hablábamos antes). La mejora de la conectividad entre qubits, la optimización de los sistemas de enfriamiento criogénico (que mantienen los qubits a temperaturas cercanas al cero absoluto) y la electrónica de control avanzada contribuyen a un rendimiento más fiable. Un **Quantum System Two en Europa** permitirá a los investigadores europeos trabajar con un hardware diseñado para mejorar la coherencia cuántica y explorar técnicas de corrección de errores cuánticos, pasos esenciales hacia la computación cuántica tolerante a fallos.

Ubicación en el Centro de Investigación Ikerbasque / DIPC

El sistema se instalará en las instalaciones del Donostia International Physics Center (DIPC) y estará gestionado por la Fundación Ikerbasque. El DIPC es un centro de investigación de referencia en física de materiales y computación cuántica, atrayendo talento científico de primer nivel. Esta ubicación dentro de un ecosistema de investigación consolidado asegura que el **Quantum System Two en Europa** estará accesible a una comunidad científica vibrante y activa, capaz de aprovechar al máximo sus capacidades.

El Modelo de Colaboración Público-Privada

La instalación del **Quantum System Two en Europa** es el resultado de una colaboración estratégica entre el gobierno Vasco, IBM y los centros de investigación locales (Ikerbasque, DIPC). Este modelo público-privado es fundamental para el avance de tecnologías de alto costo como la computación cuántica, combinando la visión a largo plazo y el apoyo financiero del sector público con la experiencia tecnológica y el hardware de vanguardia de la industria privada. Este tipo de alianzas acelera la transferencia de conocimiento y tecnología.

Objetivos del Proyecto en Euskadi: Investigación, Industria y Talento

El proyecto en Euskadi tiene múltiples objetivos ambiciosos:

• Impulsar la Investigación: Permitir a los investigadores de Ikerbasque, DIPC y otras instituciones acceder directamente al hardware cuántico de última generación para avanzar en física cuántica, desarrollar nuevos algoritmos y explorar aplicaciones.
• Fomentar la Aplicación Industrial: Facilitar que las empresas vascas y europeas experimenten con la computación cuántica, identificando problemas de negocio que puedan ser resueltos cuánticamente y desarrollando casos de uso.
• Formar Talento Cuántico: Crear un centro de excelencia que atraiga y forme a la próxima generación de científicos e ingenieros cuánticos, crucial para construir una fuerza laboral capaz de trabajar en este campo emergente.

Acelerando la Investigación Cuántica Europea

El acceso a hardware de última generación es un cuello de botella para muchos grupos de investigación en Europa. La presencia de un **Quantum System Two en Europa** de fácil acceso permitirá a los científicos europeos realizar experimentos y probar teorías a una escala y complejidad que antes eran difíciles o imposibles. Esto acelerará el ritmo de la investigación cuántica en el continente, manteniendo a Europa competitiva a nivel global.

Impulsando la Adopción de la Computación Cuántica en la Industria de la UE

Las empresas europeas, tanto grandes corporaciones como PYMEs innovadoras, ahora tendrán una infraestructura más cercana para explorar cómo la computación cuántica puede beneficiar a sus negocios. La colaboración con el centro en Euskadi facilitará el desarrollo de proyectos piloto y la integración de algoritmos cuánticos en flujos de trabajo industriales, impulsando la adopción práctica de esta tecnología en sectores clave de la economía de la UE.

Formación de Talento Cuántico Especializado

La construcción de una fuerza laboral cuántica es esencial. El centro en Euskadi, con su **Quantum System Two en Europa**, se convertirá en un nodo clave para la formación de estudiantes, postdoctorados e ingenieros cuánticos. Esta concentración de hardware y experiencia atraerá a talento de toda Europa y más allá, ayudando a satisfacer la creciente demanda de expertos cuánticos.

Contribuyendo al Liderazgo Tecnológico Europeo

El desarrollo de capacidades en tecnologías cuánticas es una prioridad estratégica para la Unión Europea. La instalación del primer **Quantum System Two en Europa** es un paso concreto que refuerza la posición de Europa en el mapa mundial de la computación cuántica, complementando las iniciativas europeas existentes en hardware cuántico (como el EuroHPC Joint Undertaking) y software.

Ciencia de Materiales y Química Cuántica

Simular el comportamiento de las moléculas y materiales a nivel cuántico es una de las aplicaciones más prometedoras. Esto podría llevar al descubrimiento de nuevos materiales con propiedades asombrosas (por ejemplo, superconductores a temperatura ambiente, materiales más eficientes para paneles solares o baterías), o a la comprensión de reacciones químicas complejas para optimizar procesos industriales o desarrollar nuevos catalizadores.

Farmacéutica y Descubrimiento de Fármacos

Comprender cómo interactúan los fármacos a nivel molecular con objetivos biológicos es clave para el descubrimiento de medicamentos. La computación cuántica podría simular estas interacciones con una precisión inalcanzable para las computadoras clásicas, acelerando la identificación de candidatos a fármacos y el diseño de terapias más efectivas y personalizadas.

Finanzas y Optimización de Portafolios

Los problemas de optimización son comunes en finanzas, como la gestión de riesgos, la detección de fraudes o la optimización de carteras de inversión. Las computadoras cuánticas tienen el potencial de resolver estos problemas de optimización mucho más rápido que las computadoras clásicas, lo que podría llevar a decisiones financieras más eficientes y rentables.

Logística y Optimización de Rutas

Encontrar la ruta más eficiente para una flota de vehículos, optimizar la cadena de suministro o gestionar inventarios son problemas de optimización complejos. La computación cuántica podría ofrecer soluciones mucho más rápidas y eficientes a estos desafíos logísticos, reduciendo costos y mejorando la eficiencia operativa.

Escalabilidad y Corrección de Errores

Los sistemas cuánticos actuales son todavía relativamente pequeños y propensos a errores. Construir ordenadores cuánticos a gran escala (con miles o millones de qubits estables) y desarrollar e implementar eficazmente técnicas de corrección de errores cuánticos son desafíos técnicos masivos que requerirán años de investigación e ingeniería.

Desarrollo de Algoritmos y Software Cuántico

Aunque existen algunos algoritmos cuánticos teóricos (como el algoritmo de Shor para factorización o el algoritmo de Grover para búsqueda), el desarrollo de algoritmos prácticos para resolver problemas del mundo real y el software necesario para programar y ejecutar estos algoritmos en hardware real es un campo emergente que requiere mucho más trabajo.

Acceso y Accesibilidad a la Infraestructura

Aunque el **Quantum System Two en Europa** mejora el acceso, la infraestructura cuántica de vanguardia sigue siendo limitada y muy costosa. Ampliar el acceso a más investigadores y empresas y desarrollar plataformas que faciliten el uso de estos sistemas para aquellos sin experiencia cuántica profunda son pasos necesarios para democratizar la tecnología.

La Brecha entre el Hardware y las Aplicaciones Prácticas

Actualmente existe una brecha entre las capacidades del hardware cuántico existente y los requisitos de los algoritmos que podrían resolver problemas prácticos a gran escala. Se necesita más investigación para cerrar esta brecha, ya sea mejorando el hardware o encontrando formas de obtener ventajas cuánticas con sistemas de escala intermedia.