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¿Para qué sirve la computación cuántica? | Tecnología

Un investigador utiliza un simulador en Harvard, universidad que ha firmado una alianza con los servicios cuánticos de Amazon.Jon Chase / Harvard

Cuando el físico estadounidense Theodore Harold Maiman desarrolló y patentó el primer láser en 1960, la comunidad científica lo recibió como “una posibilidad a la dilación de un problema”. Tan solo un año luego, el problema llegó y se usó para proceder un tumor visual. Hoy está presente en todas las áreas, desde tecnologías para desviar rayos hasta las redes de telecomunicaciones o la industria marcial o la del entretenimiento. Con la computación cuántica sucede poco parecido. Aún no se puede cuchichear de un ordenador cuántico robusto y tolerante a fallos, pero la envite por este sistema es firme y las principales empresas que desarrollan tecnología cuántica (Google, IBM, Intel, Amazon y Microsoft, entre otras) ofrecen sus servicios para extender su utilización, hacer el bien el explicación aplicaciones y tecnologías y para estar ahí cuando el mercado emerja, que será pronto, en esta división si se cumplen las mejores expectativas. La computación cuántica ya tiene usos en investigación médica, farmacología, industria, finanzas, química y física.

Google. Cuenta con un equipo que ha firmado algunos de los principales avances en este campo (Google Quantum Sintético Intelligence) y ha desarrollado varias versiones de Sycamore, un procesador programable que puede ejecutar algoritmos de simulación de física y química, así como aplicaciones en estudios obligatorio generativo, entre otras áreas. Google forma especialistas para trabajar con estos procesadores y las aplicaciones se generan en código rajado (open source). “Hemos desarrollado un simulador, de modo que cualquiera puede ir a nuestra página web, pinchar en un enlace y despuntar a programar. Todo esto, ahora mismo, es código rajado y infundado para fomentar que las aplicaciones se vayan desarrollando en todos los países”, explica Sergio Boixo, físico castellano constituyente del camarilla de investigación de Google Quantum Sintético Intelligence (AI).

El procesador Google Sycamore se ha utilizado para la primera simulación cuántica de un agujero de lombriz, publicada en Nature para comprobar “que las propiedades de un sistema cuántico coinciden con lo que se dilación en un sistema gravitacional”, según Maria Spiropulo, física del Instituto de Tecnología de California (Caltech).

Todavía el profesor de química de Columbia David Reichman y Joonho Lee, con investigadores de Google Quantum AI, han utilizado 16 cúbits del Sycamore para observar el estado de energía más bajo de una molécula (Nature). “Son los cálculos de química cuántica más grandes que se han realizado en un dispositivo vivo”, afirma Reichman.

Por su parte, científicos de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) y la Universidad de Nottingham han simulado estados de materia cuántica (Science). “Los procesadores cuánticos, a corto plazo, representarán una plataforma ideal para explorar la física de la materia. En un futuro próximo, prometen resolver problemas que están más allá del valor de las supercomputadoras clásicas actuales”, asegura Frank Pollmann , profesor de la TUM.

IBM. La multinacional dispone del IBM Quantum Network para que los clientes y socios puedan consentir a la computación cuántica de esta compañía, que trabaja ya en el Cóndor, que será el primer procesador universal de más de 1.000 cúbits. Qiskit, la comunidad cuántica de programas de código rajado de IBM tiene 1,8 millones de descargas para desarrollar aplicaciones. “En el Quantum Network ya hay más de 200 instituciones, desde grandes empresas a laboratorios, universidades y socios estratégicos en todo el mundo”, afirma Darío Gil, vicepresidente de IBM y director de la división de investigación (IBM Research) que desarrolla la computación cuántica de esta compañía. Entre ellas se encuentran Boeing, para investigar nuevos materiales, BP para eficiencia energética o Daimler para explicación de baterías.

Cleveland Clinic e IBM han desplegado la primera computadora cuántica en el sector médico privado en los Estados Unidos. “El ritmo coetáneo de los descubrimientos científicos es inaceptablemente tardo, mientras que nuestras evacuación de investigación están creciendo exponencialmente. No podemos darnos el ostentación de gastar una división o más pasando de una idea de investigación en un laboratorio a terapias en el mercado. Quantum ofrece un futuro para elaborar este ritmo, particularmente en el descubrimiento de fármacos y el estudios obligatorio”, asegura Lara Jehi, directora de Información de Investigación de la entidad médica.

Pouyan Ghaemi, físico del City College de Nueva York, ha utilizado las computadoras cuánticas de IBM para estudiar y predecir cómo evoluciona el estado de un gran número de partículas cuánticas que interactúan con el tiempo. “Nuestro operación de computación cuántica abre una nueva vía para estudiar las propiedades de los materiales resultantes de fuertes interacciones entre electrones. Como resultado, potencialmente, puede conducir la búsqueda de materiales avíos, como superconductores de incorporación temperatura”, explica Ghaemi, que publicó su investigación en Physical Review Letters.

Guillermo García-Pérez , físico en la Universidad de Helsinki, en colaboración con IBM, ha publicado en PRX Quantum, una fórmula para disminuir el número de cálculos necesarios para observar los datos almacenados en el estado de un procesador cuántico. “Aprovechamos al mayor cada muestra combinando todos los datos producidos. Al mismo tiempo, ajustamos la medición para producir estimaciones enormemente precisas. Juntando estos ingredientes, podemos disminuir el tiempo de ejecución esperado en varios órdenes de magnitud”, explica García-Pérez.

Intel. Tras exhalar su interpretación beta en septiembre de 2022, Intel Quantum ha agresivo en febrero la interpretación 1.0 del Kit de Avance de Software (SDK, por sus siglas en inglés), arreglado en Intel Developer’s Cloud. El SDK, según la compañía, es un ordenador cuántico en simulación que además puede ejecutar algoritmos híbridos cuántico-clásicos. El Intel Quantum Simulator (IQS) es capaz de mantener 32 cúbits en un solo nodo y más de 40 en varios nodos.

“El SDK Intel Quantum ayuda a los programadores a prepararse para los ordenadores cuánticos comerciales a gran escalera del futuro. No sólo ayudar a los desarrolladores a ilustrarse a crear algoritmos y aplicaciones cuánticas en simulación, sino que además hace avanzar a la industria creando una comunidad de desarrolladores que acelerará el explicación de aplicaciones”, afirma Anne Matsuura, directora de Aplicaciones y Obra Cuántica en Intel Labs.

El Instituto de Tecnología Deggendorf de Munich, ha utilizado el SDK para explorar la dinámica de fluidos en problemas de hidrodinámica y aerodinámica. Todavía investiga casos de uso cuántico para la matanza de ruido de imágenes y la procreación de imágenes realistas, así como la resolución de problemas de búsqueda no estructurados, estudios obligatorio, simulación de materiales y problemas de astrofísica. “El SDK Intel Quantum cambia las reglas del entretenimiento en el ámbito del explicación cuántico porque permite al desarrollador proceder a un nivel más cercano al hardware para servirse mejor los medios”, afirma Yaknan Gambo, estudiante de posgrado del Instituto de Tecnología Deggendorf.

Intel trabaja con otras cuatro universidades para desarrollar planes de estudios y expandir el uso de la computación cuántica en el mundo normativo: Pensilvania, Keio, Estatal de Ohio y Estatal de Pensilvania.

Un ingeniero del JET de la NASA observa el seguimiento de señales de la red DSN.Microsoft

Microsoft. Azure Quantum es la plataforma de computación cuántica en la abundancia de Microsoft. El Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA utiliza la tecnología cuántica de esta multinacional para explorar formas de comunicarse de modo más efectivo con las naves espaciales a través de la Red de Espacio Profundo (DSN), un entramado general de grandes antenas de radiodifusión ubicadas en California, España y Australia.

Todavía se utiliza en el ámbito médico. “Los algoritmos optimizados de inspiración cuántica resuelven, de verdad, nuestros problemas difíciles y permiten que la imagen por resonancia magnética sea más rápida, económica y eficaz”, explica el radiólogo Mark Griswold.

Y en la industria. Para Patrick Ellis, director de Ford Research, la superioridad cuántica es que es capaz de aportar soluciones en “áreas problemáticas, dónde está efectivamente el valencia”.

Amazon Web Services. A posteriori de 17 abriles, Amazon Web Services (AWS) cuenta con más de 200 servicios completos para computación, desde 99 Zonas de Disponibilidad interiormente de 31 regiones geográficas, incluida la recientemente abierta Región de infraestructura de AWS en España con varios centros de datos. A estas regiones se incorporarán Canadá, Israel, Malasia, Nueva Zelanda y Tailandia.

Hace cuatro abriles incorporó Amazon Braket, creado para acelerar la investigación científica y la informática. Este es un servicio completamente administrado que permite el uso de diferentes computadoras cuánticas y simuladores. Por otra parte, cuentan con un equipo de ayuda (Amazon Quantum Solutions Lab) y dos centros de investigación para computación y redes (AWS Center for Quantum Computing y AWS Center for Quantum Networking)

La Universidad de Harvard y Amazon Web Services mantienen desde el pasado septiembre una alianza estratégica para la investigación y la innovación en redes con el objetivo de desarrollar métodos y tecnologías fundamentales para una internet cuántica. “El trabajo conjunto de la corporación y la industria puede acelerar el descubrimiento y el progreso tecnológico”, asegura el rector de Harvard, Alan M. Garber.

“Harvard tiene una serie de grupos de investigación que se dedican a temas de información cuántica y, específicamente, en el campo de acción de redes cuánticas tiene tienen algunos de los grupos más más punteros de Estados Unidos. Es una forma de colaborar que nos parece muy productiva y en tres grandes aspectos: investigación, porque todavía queda mucha por hacer, financiación de equipos y explicación profesional, formando a estudiantes”, explica Antía Lamas-Linares, responsable de redes cuánticas en AWS.

Con AWS trabaja el fabricante BMW para analizar los movimientos robóticos en la planta de producción o el camarilla bancario de inversión Goldman Sachs. Todavía se han utilizado sus servicios en investigación farmacéutica para optimizar ensayos clínicos y disminuir su coste.

Todavía emplean sus servicios la compañía francesa Pasqal, que ha desarrollado el software QUBEC de simulaciones químicas, y el Instituto Franquista Italiano de Física Nuclear (INFN), que averiguación aplicaciones en física de altas energías y física fundamental. Desde este febrero, AWS cuenta con Lucy, la computadora cuántica de ocho cúbits de Oxford Quantum Circuits, señal así por la pionera alemana de la mecánica cuántica Lucy Mensing.

España. Los primeros ordenadores cuánticos se instalarán en el Barcelona Supercomputing Center – Centro Franquista de Supercomputación (BSC-CNS) como parte del consorcio de supercomputación European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU). Por otra parte, el pasado año, 13 entidades españolas iniciaron el plan CUCO para investigar el uso de la computación cuántica y su aplicación a cinco industrias estratégicas: energía, finanzas, espacio, defensa y abastecimiento.

Para el próximo año, IBM desplegará su primer Quantum Computational Center en San Sebastián, proporcionando servicios Qiskit Runtime a la región desde un Quantum System One de 127 cúbits.

Entre las iniciativas privadas con más abriles de uso figuran la del mesa castellano BBVA, que ha analizado distintas tecnologías cuánticas y tradicionales para mejorar el proceso de optimización de carteras de inversión con datos de mercado, según refleja Quantum Physics. Desde 2018, la entidad financiera colabora en proyectos cuánticos con empresas y entidades como IBM, Fujitsu, Accenture, Zapata y el Centro Superior de Investigaciones científicas (CSIC).

IESE Business School, la escuela de negocios de la Universidad de Navarra, además utiliza la computación cuántica en sus aulas para ayudar a los estudiantes a resolver problemas comerciales reales.

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Creditos a Raúl Citrón

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