¿Qué es la Computación Cuántica?
En esta nueva entrada del Blog de Mayo queremos compartir contigo algunas de las claves que te ayudarán a comprender un poco mejor qué es la computación cuántica y qué podemos esperar de este nuevo avance tecnológico en los próximos años.
Seguro que muchos de vosotros habréis leído o escuchado en algún momento el término computación cuántica, en redes sociales, en algún documental de la TV, comentando con amigos o es posible que os hayáis automotivado a indagar sobre el tema por “simple curiosidad”. ¡Cómo si la curiosidad fuera algo simple!
Bien, tanto si tienes algo de idea de qué es o cómo funciona la computación cuántica como si no estás familiarizado con el tema, te invitamos a que sigas leyendo este post. Nuestra intención es explicar de una forma muy sencilla y sin muchos tecnicismos o fórmulas matemáticas como funciona esta innovadora tecnología informática.
Pero veamos primero como funcionan los ordenadores que usamos actualmente.
Los ordenadores clásicos
Situémonos en el contexto actual y pensemos por un momento en los ordenadores clásicos, que son los que utilizamos hoy en día. Según la Ley de Moore (cofundador de Intel), aproximadamente cada dos años se duplica el número de transistores en un microprocesador. Teniendo en cuenta que esta ley se publicó en año 1965 y que entonces se pensaba que estas predicciones tendrían una vigencia de al menos 10 años, la realidad es que, hasta el día de hoy, se ha venido cumpliendo esta ley casi a la perfección. Si, más de 50 años después, nuestros ordenadores siguen avanzando a este ritmo tan vertiginoso.
Un transistor es una especie de mini interruptor que permite el paso o el bloqueo de una corriente eléctrica (movimiento de electrones a través de un conductor). Tenemos entonces dos estados del interruptor, encendido y apagado. Si encendido es igual a 1 y apagado es igual a 0, ahora nos será más fácil entender el bit o unidad mínima de información. Por ejemplo, para que aparezca la letra “A” en la pantalla de nuestro ordenador, tendremos que utilizar el siguiente código binario mediante el encendido y apagado de los transistores: 0100 0001.
¿Cómo puede ser que aumentando el número de transistores los ordenadores son cada vez más pequeños y más rápidos? Cuánto más pequeño sea un transistor, menor voltaje necesitará para funcionar, las señales digitales viajan más rápido dentro del chip y permiten incrementar considerablemente la frecuencia de operación del circuito. Un menor voltaje implica también una temperatura más baja y, por tanto, una mayor eficiencia del procesador.
Pero no todo va a ser fiesta en esta vida, la verdad es que estamos llegando al límite del tamaño mínimo de los transistores. Según declaró Simón Viñals, director de Tecnología de Intel en el año 2018, «A día de hoy, seguimos cumpliendo la Ley de Moore, y tenemos previsto seguir haciéndolo durante al menos siete años más». A lo que añadió «Para el año 2020 contaremos ya con procesadores de 7 nanómetros, considerado el tamaño mínimo alcanzable», «Estamos muy cerca de los límites físicos y químicos posibles».
En definitiva, los ordenadores actuales están llegando al límite de capacidad de computación y es que, los electrones, que son partículas cuánticas, cuando intentamos manipularlos en circuitos tan pequeños, tienden a actuar de forma extraña y caprichosa, son capaces de atravesar las paredes de los canales de conducción en lo que se conoce como efecto túnel. Actúan según las leyes de la Mecánica Cuántica, que es la rama de la Física que estudia la materia a escalas muy pequeñas: a nivel molecular, atómico y aún menor.
Una de las claves para entender la computación cuántica es aceptar que, la naturaleza, a nivel atómico o subatómico, se comporta de forma diferente a lo que estamos acostumbrados a nivel macroscópico. Partículas como los electrones y los fotones son capaces de hacer cosas extraordinarias, como teletransportarse, comunicarse de forma instantánea, atravesar obstáculos o estar en dos sitios diferentes al mismo tiempo.
Aceptar estos extraños superpoderes de las partículas microscópicas es esencial para comprender el funcionamiento de la Computación Cuántica.
La computación Cuántica
Podríamos resumir la computación cuántica como el aprovechamiento de las leyes de la física cuántica en el entorno de la computación. Utilizando las características cuánticas de las partículas para transmitir información. Esto abre las puertas literalmente a un sistema de computación tan increíble que todavía no nos podemos imaginar a donde nos llevará.
Antes vimos qué son los bits de información correspondientes a la computación clásica, ahora entra en escena un nuevo término con el cual estaremos todos familiarizados en un futuro próximo. El Cúbit o unidad cuántica de información.
Representación gráfica de un cúbit en forma de esfera de Bloch: aparte de los estados , son posibles estados generales de tipo .
El Cúbit
Para comprender bien que es un cúbit primeramente vamos a recordar que estamos hablando de partículas con capacidades especiales. Para conseguir que estas partículas desarrollen estas capacidades extraordinarias, actualmente, tienen que estar completamente aisladas y a una temperatura extremadamente baja unos -273,15 ºC., tan solo unas décimas de grado por encima del cero absoluto. En la siguiente fotografía de la izquierda podemos observar el interior de un ordenador cuántico con sus diferentes niveles de enfriamiento. Para conseguir temperaturas tan bajas se necesita una tecnología basada en ingeniería criogénica. En la parte inferior es donde está situado el procesador. Podéis echar un vistazo a las partes que componen un ordenador cuántico de forma más precisa Aquí.
A la izquierda, el refrigerador de dilución Q de IBM, el cual alberga una computadora cuántica. A la derecha, las científicas Hanhee Paik y Sarah Sheldon, respectivamente, examinan el hardware dentro de un refrigerador de dilución abierta en el Centro de Investigación Thomas J. Watson de IBM en Yorktown Heights, Nueva York. Fuente: Graham Carlow/IBM Research, izquierda; Connie Zhou vía IBM Research
La palabra cúbit actualmente significa lo mismo para dos cosas diferentes, (es que es cuántico). Por un lado, llamamos cúbit a la unidad de información cuántica. Por ejemplo: 1 cubit: α|0> + β|1>
Si un bit clásico puede contener un valor (0 ó 1), un cúbit contiene además ambos valores (0 y 1). Esto de debe al fenómeno de superposición de las partículas cuánticas que veremos más adelante.
Añadir cúbits adicionales a un ordenador cuántico produce un aumento exponencial en su capacidad de procesamiento.
Si 1 cúbit es igual a: α|0> + β|1>
2 ² = 2 cúbit = a|00> + b|01> + c|10> + d|11>
2 ³ = 3 cúbit = a|000> + b|001> + c|010> + d|011> + e|100> + f|101> + g|110> + h|111>
2¹° = 1.024
2²° = 1.048.576
2⁵° = 1.125.899.906.842.624
2⁶⁴ = 18.446.744.073.709.551.616
2ⁿ donde n = al número de cúbits.
Para que nos hagamos una idea, con 275 cúbits, (2²⁷⁵)tendríamos más estados cuánticos que átomos en el universo observable.
Concretamente: 60.708.402.882.054.033.466.233.184.588.234.965.832.575.213.720.379.360.039.119.137.804.370.758.912.662.765.568
La leyenda de los granos de trigo y el tablero de ajedrez
Una historia que es a menudo referenciada para explicar el crecimiento exponencial es la de los granos de trigo y el tablero de ajedrez.
Cuenta la leyenda que, hace mucho tiempo, reinaba en cierta parte de la India un rey llamado Sheram, que se encontraba muy afligido por la reciente pérdida de su hijo en la guerra. La noticia llegó a oídos del sabio Brahman Lahur Sessa, también conocido como Sissa Ben Dahir, quien solicitó una audiencia con el rey para ofrecerle un entretenido juego de estrategia y así alegrar su corazón.
Sissa entregó al rey el juego de ajedrez y le explicó las reglas generales y así el rey jugó durante días. Agradecido con Sissa, le ofreció una recompensa: otorgarle lo que él quisiera por tan maravilloso ofrecimiento. Sissa pidió granos de trigo de la siguiente manera: 2 granos por la primera casilla, 4 por la segunda, 8 por la tercera, 16 por la cuarta y así sucesivamente hasta recibir lo correspondiente por las 64 casillas del tablero.
Rápidamente los matemáticos de la Corte iniciaron los cálculos para descubrir que la cantidad de granos era imposible de otorgar, pues ni sumando todo el trigo producido en el mundo para entonces podría alcanzarse la cifra de 18.446.744.073.709.551.615, es decir, dieciocho trillones y medio de granos de trigo.
Lo que pasó después con Sissa…no lo sabemos con certeza, algunos dicen que el rey se lo tomó con buen humor y perdonó el descaro del Brahman.
Como decíamos más arriba y para no perder el hilo con tanta historia, el cúbit es la unidad de información cuántica, pero también llamamos cúbit al sistema cuántico de dos niveles o estados propios que se puede manipular utilizando controles externos y que se comporta como un átomo artificial.
Existen diferentes tipos de cúbits: trampas de iones, cuasipartículas de Majorana, chips fotónicos o circuitos superconductores entre otros. Estos últimos son los utilizados actualmente por los ordenadores cuánticos de IBM, Google o Intel. Este tipo de circuitos superconductores son, por el momento, los que reducen de manera más eficiente las interferencias y ruido que producen la mayoría de los errores en la computación cuántica. Sin embargo, para su correcto funcionamiento, tienen que mantenerse completamente aislados y a una temperatura de -273ºC.
Trampas de iones (NIST. MIT)
Circuitos superconductores (Goole, IBM, Riguetti, Intel, Alibaba)
Cuasipartículas de Majorana (Microsoft)
Spin Qubits (Intel)
Chips fotónicos (Xanadu)
En la siguiente foto vemos un chip correspondiente al ordenador cuántico de 7 cúbits de IBM, en este chip vemos los cúbits que en este caso son del tipo Transmon basados en las uniones de Josephson entre materiales superconductores.
Imágenes en gráfico Fuente: IBM Research.
Parece que la cosa se complica, pero no nos echemos las manos a la cabeza de momento. Como hemos visto más arriba, los ordenadores clásicos están formados por transistores cada vez más pequeños y están llegando a un punto en el que los electrones se escapan descontroladamente a causa del efecto túnel, un fenómeno cuántico por el cual las partículas son capaces de atravesar una barrera y continuar viajando, incluso cuando la energía de la partícula es menor que la de la barrera.
En la computación cuántica, es necesario que los circuitos sean no disipativos (por ejemplo, las partes metálicas implicadas deben tener resistencia cero), de modo que las señales circulen de una parte del circuito a otra sin pérdidas de energía y, en consecuencia, sin perder la coherencia cuántica. Esto es uno de los puntos débiles de la computación cuántica, a mayor número de cúbits, mayor dificultad para conseguir que estos circuitos no pierdan dicha coherencia y por lo tanto acaben generando errores.
La resistencia cero se consigue con materiales superconductores como el aluminio enfriado a muy baja temperatura y la conexión entre circuitos que aprovecha el efecto túnel de las partículas subatómicas es realizada mediante las uniones de Josephson.
Un elemento que todos los circuitos superconductores comparten son las uniones de Josephson. Este tipo de unión se comporta como un inductor no lineal y está formado por dos piezas de material superconductor (aluminio), unidas por una capa muy fina de material no conductor (óxido de aluminio). Para crear el cúbit, se necesita un segundo elemento, un condensador lineal de niobio, que es también un material superconductor. Si juntamos estos dos elementos, el inductor y el condensador, obtendremos un circuito LC que será nuestro cúbit. Para realizar mediciones, controlar el estado de los cúbits, transmitir información al sistema de control…etc, este tipo de circuitos utiliza resonadores de microondas.
Recordemos que el correcto funcionamiento de las juntas de Josephson deben estar a una temperatura de -273ºC o 15 milikelvin (0,015 K).
Hasta ahora ya hemos visto una de las cualidades de las partículas en estado cuántico, la capacidad que tienen para atravesar obstáculos. A continuación, os explicaremos por qué estas partículas subatómicas pueden estar además en dos estados cuánticos al mismo tiempo. A este fenómeno se le conoce como Superposición.
La superposición
Una de las principales características de las partículas cuánticas es la superposición, la capacidad que tienen estas partículas de estar en varios estados diferentes al mismo tiempo. Para entender este estado de superposición utilizaremos el ejemplo de la cara y la cruz de una moneda. En nuestro mundo macroscópico, si lanzamos una moneda al aire, tendremos la posibilidad de que caiga únicamente en dos posiciones posibles cara o cruz, (Algún youtuber es capaz de conseguir que caiga de canto, pero esto no cuenta), si llevamos esto a las unidades de información, podemos decir que solo podremos obtener como resultado 0 (Cruz) ó 1 (Cara). Sin embargo, en la física cuántica, existe una tercera posibilidad, el estado de la moneda mientras gira en el aire, es decir que es al mismo tiempo cara y cruz.
Fuente: gIS
Podemos entender la superposición como una esfera (tridimensional) donde el polo norte es el estado |0> , el polo sur es el estado |1> y el resto de posibles puntos de la esfera pertenecen al tercer estado |Ψ>.
Psi es igual a la probabilidad de estado 0 (Alpha) más la probabilidad el estado 1(Beta).
Cada átomo en el universo posee uno o varios electrones y cada electrón tiene un espín (momento angular intrínseco) asociado. El eje de giro de cada electrón señala a una dirección en el espacio (flecha) que es el espín del electrón.
En la física clásica, un objeto en rotación posee una propiedad llamada momento angular. El momento angular es una forma de inercia que refleja la forma, el tamaño, el peso y la velocidad de rotación del objeto. Se representa como un vector (L) que apunta hacia la dirección del eje de rotación.
Las partículas atómicas y subatómicas poseen una propiedad equivalente llamada espín. Los protones, neutrones y los electrones tienen espín y son a menudo representados como una esfera en rotación. Sin embargo, existen algunas diferencias con respecto al momento angular de la física clásica:
– Las partículas no giran realmente. La rotación del espín sería solo una imagen mental, destinada a tratar de comprender el comportamiento de las partículas subatómicas en el espacio.
– El espín, al igual que la masa, es una propiedad fundamental de la naturaleza y no surge de otros sistemas más básicos.
– El espín interactúa con campos electromagnéticos, mientras que el momento angular clásico (L) interactúa con campos gravitacionales.
El espín de cada electrón permanece indefinido, en estado de superposición hasta que se mide.
Por lo tanto, este fenómeno, conocido como principio de superposición, existe sólo mientras dicho sistema no sea observado o medido de alguna manera.
Definitivamente el estado de superposición es extremadamente sensible y si se cuela algún fotón rebelde, existe algún tipo de variación en la temperatura o se genera cualquier tipo de interferencia, el estado de superposición colapsa automáticamente en alguno de los estados o bien en |0> o en |1>.
Para modificar la posición y por lo tanto el estado del espín, en los ordenadores cuánticos de superconductores, los resonadores de microondas del procesador generan campos eléctricos de radiofrecuencia que influyen sobre el espín de los electrones.
Es importante aclarar que la corriente eléctrica en los materiales superconductores no la transportan electrones individuales (Fermiones con espín +½ o -½), si no que se transportan en pares conectados llamados pares de Cooper que se comportan como bosones compuestos, con espín entero 1 o 0. Esto significa que si conocemos el espín de uno de los electrones, tendremos información sobre el espín del otro y viceversa.
Este emparejamiento de electrones creado en las corrientes electricas cuando viajan a traves de un material superconductor produce otra de las caracterísitcas extraordinarias de las partículas subatómicas, el entrelazamiento cuántico.
El Entrelazamiento
El entrelazamiento cuántico es un fenómeno que permite que una partícula influencie en el estado de la otra, de tal forma que el estado cuántico de una de las partículas no pueda ser descrito independientemente del estado de la otra, aunque estén a años luz de distancia. Einstein describió este extraño fenómeno como una «Acción espeluznante a distancia».
En materiales superconductores, el espín de los pares de Cooper es nulo, es decir, la suma de los dos espínes es igual a cero, de modo que cuando se observa que una tiene espín hacia arriba, la otra complementaria tendrá siempre el espín hacia abajo y viceversa, independientemente de la distancia que exista entre ellas. El entrelazamiento colapsa cuando las partículas emparejadas se descifran mediante la interacción con el medio ambiente; por ejemplo, cuando se realiza una medición.
Supongamos que tenemos una pareja de electrones que se ha formado en un material superconductor, una de las partículas la dejamos en España y la otra nos la llevamos a Japón…que mira que está lejos!. Si realizamos una medición sobre la partícula que tenemos en España, la de Japón colapsará automáticamente en el estado contrario, es decir si una colapsa en el estado |1> la otra lo hará en el estado |0> y viceversa.
No existen realmente canales de comunicación o conductores y no sería correcto decir por lo tanto que se comunican a una velocidad superior a la velocidad de la luz. «Simplemente» están conectadas. Si comparáramos este tipo de conexión cuántica con un haz de luz que viaja de España a Japón, es evidente que la «carrera» la ganaría la partícula entrelazada, pero estaría jugando con ventaja, o incluso haciendo trampa, ya que no tiene que desplazarse desde el punto A hasta el punto B, estaría esperando victoriosa en la meta antes de que hubiera empezado la carrera.
Fotografía de un entrelazamiento cuántico. [Moreau et al., Science Advances, 2019].
En pasado mes de julio del 2019, un equipo de físicos de la Universidad de Glasgow liderados por el Dr. Paul-Antoine Moreau, publicaron un artículo en la revista Science Advances titulado “Imaging Bell-type nonlocal behavior“ en el que se muestra una fotografía de fotones entrelazados.
“La imagen que hemos logrado capturar es una demostración elegante de una propiedad fundamental de la naturaleza. Es un resultado emocionante que podría usarse para avanzar en el campo emergente de la computación cuántica y conducir a nuevos tipos de imágenes «. Dr. Moreau.
El entrelazamiento cuántico tiene aplicaciones en las tecnologías emergentes de computación cuántica y criptografía cuántica, y se ha utilizado para realizar teletransportación cuántica experimentalmente.
La criptografía
Máquina Enigma de cuatro rotores expuesta en el Museo de la SGM de Gdańsk, Polonia. Fuente:
Con la publicación del algoritmo RSA en 1977 por parte de los matemáticos Ron Rivest, Adi Shamir y Len Adleman, la criptografía «moderna» o de clave pública (PKC por sus siglas en inglés) alcanza su consolidación.
Para ser justos, los británicos James Ellis, Clifford Cocks y Malcolm Williamson, descubrieron los principios de la PKC algunos años antes. Pero, debido a que trabajaban para la agencia criptoanalítica GCHQ, (Cuartel General de Comunicaciones del Gobierno), uno de los tres servicios de inteligencia del Reino Unido, su trabajo se mantuvo en secreto durante varios años. Al final los norteamericanos se llevaron el mérito.
La PKC se basa en dos claves, una pública y una privada. La pública, usada para cifrar, es conocida por todos; pero solamente el poseedor de la clave privada puede descifrar el mensaje. Imaginemos el buzón de correo que tenemos en nuestras casas, cualquier persona puede introducir información, pero solamente el dueño puede abrirlo con su llave.
El problema matemático en que se basa el algoritmo RSA es en la dificultad computacional de factorizar un número compuesto muy grande producto de dos primos y encontrar por lo tanto tales factores primos.
La imagen demuestra la descomposición en primos del número 864. Un método rápido de escribir el resultado en números primos es . Fuente: Wikiwand
A pesar de que hoy en día utilizamos los ordenadores para casi todo y la potencia de los ordenadores actuales nos permite realizar cosas asombrosas a una velocidad apabullante, todavía hay algunos cálculos que las computadoras clásicas hacen con dificultad. Una de estas dificultades es la optimización, que es, básicamente, encontrar la mejor solución a un problema entre varias posibilidades.
Por ejemplo, si quedamos con 10 amigos para cenar, a la hora de sentarnos en la mesa del restaurante, ¿Cuántas posibilidades tendremos de colocar a estas 10 personas en sus asientos? La solución es 10 factorial, (10!), el número 10 factorial es igual a 3.628.800. Hay mas de 3,6 millones de combinaciones posibles para sentar a 10 personas en una mesa. Cada vez que añadimos una persona a la mesa, el número crece exponencialmente. El símbolo de admiración al lado del 10 es el que se utiliza para expresar un número factorial, no porque estemos alucinando con el resultado, que también.
Otra de las debilidades de los ordenadores clásicos es la química. Para simular el comportamiento de una molécula hay que tener en cuenta cada efecto de repulsión entre electrones y la atracción de cada electrón con respecto al núcleo. A medida que la molécula es más grande, la dificultad de simulación crece exponencialmente. Cada electrón ejerce un fuerza electrostática sobre otro electrón, así que, cada vez que añadimos un nuevo electrón tendremos que recalcular todo el conjunto de energías.
Pues efectivamente, tal y como estás pensando, los ordenadores cuánticos podrán realizar este tipo de cálculos en minutos.
Descomponer un número en sus factores primos es algo que los ordenadores clásicos tampoco realizan de forma eficiente, pueden tardar variar años y consumir una enorme cantidad de energía. El algoritmo de Shor aplicado en ordenadores cuánticos nos permite realizar este tipo de cálculos de manera mucho más eficiente de lo que podemos llegar a lograr actualmente en un ordenador normal.
Un ordenador cuántico con suficientes cúbits dejaría completamente obsoletos muchos sistemas de cifrado, incluido el RSA, que es uno de los algoritmos más usados para proteger y cifrar datos en Internet, por lo tanto, la seguridad de muchos países podría verse amenazada a medida que aumenta la capacidad en número de cúbits de los ordenadores cuánticos.
De hecho, gobiernos, servicios de inteligencia, universidades, empresas de ciberseguridad y tecnológicas de todo el mundo llevan tiempo invirtiendo recursos para la investigación y desarrollo de algoritmos criptográficos (normalmente algoritmos de clave pública) concebidos para resistir ataques efectuados mediante computación cuántica. Es lo que se conoce como criptografía postcuántica.
Se prevé que en pocos años, la tecnología blockchain y las criptomonedas, el sistema financiero, incluso internet tal y como lo conocemos hoy en día, se verán obligados a modificar por completo sus sistemas de cifrado, posiblemente uniéndose al «enemigo» e implementando algoritmos de encriptación cuántica.
La criptografía que utiliza los principios de la mecánica cuántica para transmitir información de forma absolutamente privada y confidencial es lo que conocemos como criptografía cuántica.
Uno de los métodos de distribución de claves mediante tecnología cuántica se basa en la polarización de los fotones, pero este tema lo trataremos próximamente en otra entrada del Blog de Mayo.
La computación cuántica en España.
Sin duda alguna España es una potencia en cuanto a la creación de talento y excelencia científica. Varios de nuestros científicos trabajan en las mejores compañías del mundo, ganan importantes premios, lideran los mejores equipos de investigación a nivel mundial y realizan descubrimientos que mejorarán enormemente nuestra salud y nuestras vidas. Sin embargo, los recursos con los que cuentan los científicos españoles son bastante limitados y, en este aspecto, no podemos alardear ni mucho menos de liderazgo. Según los datos publicados el pasado 27 de noviembre de 2019 por el Instituto Nacional de Estadística (INE), España gastó en I+D un 1,24% del PIB, tan solo 3 décimas más que en 2017 (1,21%). La media europea de gasto es el 2%, lo que supone una clara desventaja competitiva con respecto a otros países como por ejemplo Alemania, que prevé aumentar su gasto hasta el 4% anual para el año 2025 o Israel y Corea del Sur que están a la cabeza mundial e invierten anualmente más del 4,5%.
A pesar de estos datos, el ecosistema cuántico en España está empezando a formarse y ya hay numerosos científicos y compañías pioneras que investigan y trabajan en el desarrollo de esta innovadora tecnología.
Algunos nombres destacados de científicos españoles que están a la vanguardia del conocimiento cuántico a nivel mundial:
Dr. Juán Ignacio Cirac. Director de la División Teórica del Instituto Max-Planck de Óptica Cuántica en Garching, Alemania.
Dr. Dario Gil. Director mundial de IBM Research.
Dra. Maria Marced. Presidenta europea de TMSC.
Dr. Jordi Ribas. Vicepresidente corporativo de Inteligencia Artificial e Investigación de Microsoft.
Dr. Sergio Boixo. Jefe del grupo de Teoría de Computación Cuántica de Google
Dr. Pablo Jarillo. Profesor en el Departamento de Física del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Recientemente galardonado con el Premio Wolf.
Dr. Borja Peropadre. (Zapata Computing, Raytheon.)
Dr. José Ignacio Latorre, Dr. Juan José García Ripoll, Dr. Vicente Martín Ayuso, Dr. Pol Forn, Dr. Miguel Ángel Martín-Delgado, Dra. Verónica Fernández, Dr. Andrés Cassinello Espinosa, Dra. Anna Sanpere, Dr. Antonio Acín, Dr. Darrick Chang, Dr.Maciej Lewenstein, Dr. Morgan Mitchell, Dr. Hugues de Riedmatten, Dra. Leticia Tarruell, Dr. Marcos Curty, Dr. Gueza Toth, Dr. Enrique Solano, Dr. Geza Giedke, Dr. Carlos Tejedor, Dra. Roberta Zambrini, Dr. David Zueco, Dr. Adán Cabello, Dra. Leticia Tarruell, Dr. Fernando Luis Vitalla, Dr. David Pérez García y muchos más.
Primeras empresas o start-ups que han surgido en España (Fuente: Informe España cuántica: Una aproximación empresarial. Grupo de Trabajo de Información, Computación y Ciberseguridad Cuánticas de AMETIC, mayo 2019.
Entanglement Partners SL. Con sede en Barcelona, Madrid, San José de California y Kerala en la India. Es la primera empresa de consultoría cuántica que se creó en España y Latinoamérica.
Metempsy. Con sede en Barcelona. Empresa dedicada al diseño de arquitectura de procesadores.
Multiverse Computing. Con sede en San Sebastián, se dedica a la aplicación de la computación cuántica a problemas que no pueden resolver los ordenadores actuales. El campo escogido son las finanzas y la economía.
Sygnadine/keysight. Con sede en Barcelona. Empresa de manufactura electrónica que produce módulos de generación de frentes de onda y digitalizadores utilizando tecnología FPGA programable.
QuSide. Con sede en Castelldefels, Barcelona. Diseñan y comercializan tecnologías cuánticas para alimentar todos los dispositivos conectados con componentes de alta calidad.
Quilimanjaro. Con sede en Barcelona. Servicio de computación cuántica abierta. Desarrollan computadoras cuánticas prácticas.
The Quantum Revolution Fund. Con sede en Barcelona. El primer fondo de inversión europeo centrado en la industria cuántica. Invierten en aplicaciones prácticas de conocimiento cuántico profundo
Quantum2Business – qb. Con sede en Barcelona. Empresa de consultoría estratégica en torno a tecnologías cuánticas especializada en su difusión, comunicación, eventos, creación de comunidades y recursos humanos.
VLC Photonics. Con sede en Valencia. Empresa de diseño de chips ópticos que opera de manera sencilla (confiando en fundiciones externas para la fabricación de chips) y pure-play.
Zapata Computing. Start-up americana que ha decidido poner una de sus sedes en Barcelona. Zapata Computing es una compañía de servicios y software cuánticos lanzada por un grupo de científicos de Harvard.
Q-Lion. Con sede en Madrid. Tiene como objetivo a construir una computadora cuántica de iones atrapados por RRR, confiable y robusta, a corto plazo.
Empresas multinacionales españolas con departamentos que desarrollan y comercializan tecnologías cuánticas y/o post-cuánticas (Ametic):
GMV. Con sede principal en Madrid y oficinas en 9 países, cuenta con un importante departamento de ciberseguridad y telecomunicaciones y ofrece soluciones para sectores como aeronáutica, espacio, automoción, sanidad o banca, entre otros. Están trabajando en soluciones de ciberseguridad cuántica y post cuántica.
Telefónica. Con sede principal en Madrid. Ha desarrollado, conjuntamente con Huawei y la Universidad Politécnica de Madrid, el primer PoC de encriptación cuántica en una red comercial. Los Doctores Vicente Martín Ayuso de la UPM y Momtchil Peev por Huawei, son los científicos que han hecho posible este importante evento tecnológico en España. Sin duda de lo más relevante que ha ocurrido en torno a las tecnologías cuánticas en España durante el año 2018.
Multinacionales con sede en Madrid(Ametic):
Accenture. Con sede en Madrid. Accenture es líder global y local en servicios profesionales de Estrategia, Consultoría, Digital, Tecnología y Operaciones.
IBM. Con sede en Madrid. Desarrolla y comercializa su ordenador cuántico en la nube Q Experience.
Microsoft. Con sede en la Torre Agbar de Barcelona. La multinacional americana ha decidido abrir en Barcelona un “Design Center and Quantum Lab.
ATOS. Con sede principal en Madrid. Comercializan un interesante simulador cuántico.
Últimas novedades.
En febrero de 2019, un equipo de científicos de la Universidad de Oregón liderados por el físico Benjamin J. Alemán, han conseguido crear átomos artificiales que son capaces de emitir un solo fotón y funcionan a temperatura ambiente.
El equipo de Alemán ha descubierto que haciendo microagujeros con haz de iones focalizados en una lámina 2D (de 1 solo átomo de grosor) de nitruro de boro, también llamado grafeno blanco, se desprenden unos pequeños puntos de luz. Tras analizar estos pequeños puntos de luz con técnicas de conteo de fotones, observaron que éstos emiten luz al nivel más bajo posible, es decir un único fotón por cada punto.
«El gran avance es que hemos descubierto una forma simple y escalable de nanofabricar átomos artificiales en un microchip, y que los átomos artificiales funcionan a temperatura ambiente». «Nuestros átomos artificiales permitirán muchas tecnologías nuevas y potentes. En el futuro, podrían usarse para comunicaciones más seguras, totalmente privadas, y computadoras mucho más potentes que podrían diseñar medicamentos que salvan vidas y ayudar a los científicos a obtener una comprensión más profunda del universo a través de la computación cuántica «. Benjamin J. Alemán
Aunque todavía no se habla mucho de este importante descubrimiento, la utilización de átomos artificiales utilizando el nitruro de boro podría cambiar completamente el curso del desarrollo de la computación cuántica sobre todo si tenemos en cuenta que actualmente los ordenadores cuánticos necesitan unos sistemas de refrigeración muy costosos y complejos.
Fuente: University of Oregon
Algunos enlaces de interés.
– Qiskit
– A Quick Guide to Install IBM Qiskit
– Seminario de introducción a la Computación y Criptografía Cuántica
– Introducción a la criptografía
– Así cambiará el futuro digital. Telefónica Talks | Juan Ignacio Cirac
– Entrevista a Ignacio Cirac – 1×08 ElevenPaths Radio
– Belleza inescrutable: la superposición cuántica | Andrés Cassinello Espinosa | TEDxCadizUniversity
– Introduction to Quantum Computing | Koen Bertels | TEDxAntwerp
– Building logical qubits in a superconducting quantum computing system
– Solving Unsolvable Problems: The Future of Quantum Computing
Esperamos que nuestro artículo te haya resultado interesante y te haya ayudado a comprender un poco mejor qué es la computación cuántica. Si te surge alguna duda, no seas tímido y déjanos tus preguntas más abajo. Aunque seguramente no sepamos la respuesta, haremos lo posible por aprender y contestarte de la mejor forma posible.
Muchas gracias y ¡Nos vemos online!
Matías Montarcé Álvarez
Cofundador/Director de Mayo Infografía