El Barcelona Supercomputing Center (BSC) será el epicentro del primer ecosistema de computación cuántica del sur de Europa. Allí está previsto que opere el primer chip de dos cúbits de la región a finales de 2022.
El ecosistema, denominado Quantum Spain, contará con la participación de 25 universidades y centros de supercomputación de 14 comunidades autónomas. Basado en tecnología europea (el desarrollo de chips y algoritmos de computación cuántica es una de las prioridades de la Unión Europea para ganar independencia tecnológica), contará con una inversión inicial de 22 millones de euros. Pero ¿para qué servirá?
El hogar del futuro cuántico
En la capilla de Torre de Girona, en la sede del Rectorado de la Universidad Politécnica de Cataluña, el BSC guarda su activo más preciado. El MareNostrum es uno de los grandes supercomputadores europeos y lleva desde 2004 desplegando capacidades de procesamiento récord. La actual versión, el MareNostrum 4, está en uso desde 2017, tiene una potencia de cálculo de 13,9 petaflops (una unidad de medida creada para la supercomputación que significa operaciones de coma flotante por segundo).
Cada petaflop equivale a unos 1000 billones de cálculos por segundo. A pesar de que este tipo de cifras son tan abrumadoras que hasta nos cuesta comprenderlas, en la última edición de la Top 500, la lista con los supercomputadores más potentes del mundo, el MareNostrum 4 figura en la posición número 73. Y ahora es cuando toca empezar a hablar de computación cuántica.
Cada bit cuántico o cúbit puede contener más información que un bit tradicional. Es más, pueden contener información que un solo bit no es capaz de albergar. Por eso, con la computación cuántica las capacidades de cálculo se multiplican. El ordenador cuántico de Google, Sycamore, con sus 53 cúbits ha demostrado ser 150 millones de veces más rápido que el superordenador más potente del mundo: logró resolver en cuatro minutos una operación para la que el superordenador tardaría unos 10 000 años.
El ordenador cuántico de Barcelona, que tendrá inicialmente un chip de dos cúbits, no llegará para hacerle sombra al MareNostrum 4, ya que tendrá usos distintos, ni tampoco para lograr ser el ordenador cuántico más potente del mundo. Su objetivo es cimentar el futuro de esta nueva forma de computación y contribuir a que empresas e instituciones saquen partido de la última tecnología.
¿Para qué servirá Quantum Spain?
Quantum Spain es un proyecto estratégico. Aprobado por el Consejo de Ministros en el mes de octubre y con una dotación inicial de 22 millones de euros, su objetivo principal es crear un ecosistema de computación cuántica sólido en España. El Barcelona Supercomputing Center servirá de nodo y centro de coordinación, además de hogar para el primer chip cuántico en nuestro país y en el sur de Europa.
“El objetivo es tener un dispositivo funcional y de calidad, que sea útil y que pueda utilizarse para resolver problemas reales en el futuro próximo. Queremos que sirva para que España desarrolle algoritmos propios, que se fomente su uso transversal tanto para investigación como para empresas y que forme a los futuros usuarios y usuarias de esta tecnología”, explica Alba Cervera, investigadora del BSC y coordinadora del proyecto.
Así, con este objetivo, Quantum Spain se articula sobre cuatro grandes pilares:
- El computador cuántico. Estará basado en el desarrollo de tecnología de circuitos superconductores propia y tendrá una potencia inicial de dos cúbits que se irá incrementando progresivamente.
- El desarrollo de algoritmos cuánticos útiles. Estos deben ser aplicables a problemas reales y contribuir al desarrollo de la inteligencia artificial. Este es un propósito similar al del MareNostrum, que actualmente se usa en ámbitos tan variados como el estudio del cambio climático, la bioinformática, la educación o el estudio de la pandemia.
- La creación de un sistema de acceso remoto al sistema. Mediante una especie de nube cuántica, el objetivo es permitir a la industria y al sector público experimentar con estas nuevas tecnologías y algoritmos.
- Un programa de formación que busque mejorar tanto las capacidades de los potenciales usuarios del ordenador cuántico como las capacidades de los diferentes nodos de la Red Española de Supercomputación (RES), que a su vez facilitarán el acceso al resto de usuarios.
De acuerdo con el BSC, el programa forma parte de la apuesta europea por la computación cuántica, a través de la alianza EuroHPC Joint Undertaking. El objetivo de esta red es anticiparse al aumento de la demanda de este tipo de tecnologías, que en un futuro cercano empezarán a encontrar multitud de aplicaciones en investigación industrial y científica.
Tal como señalan desde ’Harvard Business Review’, la computación cuántica servirá para resolver problemas tan complejos que hoy casi ni nos los planteamos. Por ejemplo, permitirán simular nuevas moléculas y reacciones químicas en grandes cantidades y en cuestión de segundos, lo que podrá ayudar a descubrir nuevos tratamientos médicos. Harán posible entrenar los algoritmos de deep learning y machine learning para que sean más rápidos. O permitirán analizar en tiempo real cadenas de suministro complejas para anticiparse a los problemas. Las posibilidades parecen infinitas y están a la vuelta de la esquina.
Por Juan F. SamaniegoImágenes | IBM Research 1, IBM Research 2
