Qilimanjaro Quantum Tech, leading the construction of the first commercial quantum computer

L'empresa pionera en computació quàntica a Europa, Qilimanjaro Quantum Tech, està treballant per democratitzar l'accés a aquesta tecnologia revolucionària | Amb una àmplia experiència en projectes de recerca aplicada, Qilimanjaro s'ha posicionat com una de les startups clau en el sector, amb l'objectiu de construir el primer ordinador quàntic de caràcter comercial.

Qilimanjaro Quantum Tech, una start-up pionera

Qilimanjaro Quantum Tech és una de les empreses pioneres en el desenvolupament de la tecnologia quàntica a Europa. La seva àmplia experiència desenvolupant projectes de recerca aplicada a aquesta tecnologia posen en relleu la seva voluntat de liderar la construcció del primer ordinador quantic de caràcter comercial, treballant per democratitzar l’accés a la computació quàntica. En una entrevista a Marta Pascual Estarellas, actual CEO de l’empresa, ens explicava el treball de Qilimanjaro en la creació d’algoritmes quàntics i maquinari per facilitar l’accés a la computació quàntica a les indústries i centres de recerca, utilitzant un model de computació analògica diferent de les solucions quàntiques existents.

L’empresa ha desenvolupat 9 projectes de recerca de doctorat industrial, col·laborant amb la Universitat de Barcelona (UB), la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), el Barcelona Supercomputing Center (BSC) i l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE). En els darrers anys ha assolit grans èxits financers destacant la seva posició com una de les empreses clau en el sector de la computació quàntica a tenir en compte. Recentment, ha estat la guanyadora dels prestigiosos 4YFN Awards 2024 a la millor startup, en el marc del Mobile World Congress celebrat a Barcelona el passat febrer d’enguany.

David Eslava, el doctorand industrial al capdavant d'un projecte estratègic

En aquesta ocasió hem volgut parlar amb David Eslava, estudiant de doctorat de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), i doctorand industrial que lidera un nou projecte en col·laboració amb aquesta universitat amb un objectiu estratègic per a l’empresa: la urgència de disposar d’una infraestructura pròpia en computació quàntica, enfocada en el desenvolupament de processadors quàntics (QPU) full-stack. Per aclarir el concepte, es tracta d’un processador que integra totes les funcions necessàries per a la computació quàntica en un únic dispositiu, des de l’hardware físic fins al software que el suporta.

Concretament, Eslava treballa en el desenvolupament d’una tecnologia de microones per a processadors quàntics. Segons ens explica, la seva implicació en aquest projecte és una oportunitat única que el situa en la frontera del coneixement, contribuint a definir el futur de la computació. Aquest repte no només planteja qüestions científiques i tecnològiques fins ara inexplorades, sinó que també obre la porta a la creació de noves solucions amb el potencial de canviar de manera radical com processem la informació: “cada descobriment i avanç en el desenvolupament de la tecnologia de microones per a ordinadors quàntics és un petit pas cap a un futur més prometedor i emocionant, i això motiva profundament la meva dedicació a aquest projecte innovador”, comenta Eslava. La seva participació en aquest projecte li permet col·laborar amb experts de diverses disciplines, promovent així un entorn interdisciplinari tan rellevant quan parlem de recerca col·laborativa i aplicada.

Com s’ha dit abans, el projecte de Qilimanjaro neix de la urgència d’una infraestructura pròpia en computació quàntica. Aquesta iniciativa, que involucra físics, enginyers de software i enginyers electrònics de telecomunicacions, està alineada amb la visió de l’empresa per construir una de les primeres generacions de processadors quàntics comercials Europeus. Però Qilimanjaro no està sola en la seva carrera per construir el primer ordinador quàntic comercial, la competència en aquest sector és ferotge, amb grans corporacions com IBM, Google i Microsoft invertint grans quantitats de diners en investigació i desenvolupament. Aquestes iniciatives indiquen un interès creixent en la computació quantica a Europa, posicionant el continent com un jugador important en el desenvolupament i l’aplicació d’aquesta tecnologia tant disruptiva a escala internacional. De fet, la UE considera la computació quàntica com una tecnologia estratègica i està treballant per desenvolupar un “ecosistema quàntic de classe mundial“.

En aquesta línia estratègica, Espanya està prenent mesures significatives per esdevenir pionera en computació quàntica al sud d’Europa. El Barcelona Supercomputing Center – Centre Nacional de Supercomputació (BSC-CNS) i la seva col·laboració amb Qilimanjaro són un dels exemples més significatius d’aquestes iniciatives i col·laboracions estratègiques.

Aplicacions pràctiques de la computació quàntica

El concepte “quàntic” s’ha convertit en un tema de moda, i es discuteix en molts àmbits. D’una banda, hi ha interpretacions que, sense fonament científic, intenten aplicar els principis i fenòmens observats en l’escala quàntica (és a dir, al món de les partícules subatòmiques) a aspectes de la vida diària o fins i tot a la consciència humana. D’altra banda tenim la física quàntica, que és l’estudi científic d’aquests fenòmens, que ofereix una nova manera d’entendre la naturalesa i té un gran impacte en la nostra comprensió de la realitat. A més, les descobertes en aquest camp científic tenen aplicacions pràctiques en tecnologies avançades que afecten la nostra vida quotidiana.

Sobre les aplicacions pràctiques en el camp de la tecnologia se’n pot escriure molt: comunicacions quàntiques, les ressonàncies magnètiques nuclears (RMN) basades en la física quàntica, o la sensibilitat extrema dels sensors quàntics, entre moltes altres. Però en aquest article ens centrem en una de les diverses aplicacions de la física quàntica: els ordinadors quàntics.

Segons la CEO de Qilimanjaro, un ordinador quàntic és un sistema de computació que fa ús d’una lògica diferent de la dels ordinadors convencionals, usant sistemes molts petits (els qubits) que es regeixen per les lleis de la mecànica quàntica. En primer lloc, és bàsic entendre que un qubit (el bit quàntic) és la unitat bàsica d’informació en la computació quàntica. És a dir, seria l’equivalent quàntic del bit clàssic utilitzat en els ordinadors convencionals. Si bé els ordinadors convencionals fan servir bits com a unitat d’informació, que poden ser 0 o 1, els qubits, en canvi, poden ser 0, 1 o una superposició d’ambdós alhora, gràcies a la mecànica quàntica. Això permet als ordinadors quàntics realitzar certs càlculs molt més ràpidament que els ordinadors tradicionals. També Eslava encara afina més la diferència entre la computació quàntica i la computació clàssica que la majoria de nosaltres coneixem: “els processadors quàntics utilitzen propietats quàntiques com la superposició i l’entrellaçament que permeten processar i transmetre la informació de manera radicalment diferent i més eficient que els processadors clàssics”.

La tecnologia innovadora del projecte, microones per a controlar els qubits

Qilimanjaro Quantum Tech es diferencia de la competència per la seva innovadora tecnologia de microones per a controlar els qubits, i precisament aquesta és la línia de recerca del projecte de David Eslava. Essencialment, el projecte treballa en el desenvolupament i validació d’interfícies criogèniques de microones per mesurar i controlar les unitats de processament quàntic (QPU). Parlem, doncs, de dispositius especialitzats que permeten enviar i rebre senyals de microones als qubits, per controlar l’estat dels qubits i fer operacions quàntiques.

Els processadors quàntics superconductors, nucli dels ordinadors quàntics, utilitzen qubits basats en materials superconductors. Per entendre el concepte, ens podem imaginar que les QPU són com els “cervells” dels ordinadors quàntics, i aquestes interfícies han de funcionar a temperatures extremadament baixes per evitar que els qubits perdin la seva coherència.Per altra banda, les interfícies criogèniques de microones funcionen com a connectors especialitzats que ens permeten interactuar amb aquestes QPU, enviant-los senyals i rebent respostes d’elles. En definitiva, aquestes condicions són necessàries perquè els qubits, els components fonamentals d’aquests ordinadors quàntics, funcionin correctament.

El principal obstacle en la comercialització de processadors quàntics superconductors és la fragilitat de la informació quàntica. Els qubits són molt sensibles a les interferències externes, per tant, necessiten un entorn controlat, per això Eslava treballa en la fabricació de prototips de QPU, dissenyant i construint models d’aquestes unitats de processament quàntic per poder experimentar en aquests entorns controlats, desenvolupant de mètodes per a la seva lectura, caracterització i calibració. La infraestructura desenvolupada per Qilimanjaro Quantum Tech garanteix les condicions òptimes per a l’operació dels qubits. Per poder controlar aquests qubits, s’utilitzen polsos de microones a freqüències al voltant dels 5 GHz, una tecnologia similar a la que s’utilitza en el 5G, però amb algunes modificacions. Els polsos de microones es poden fer servir per canviar l’estat dels qubits, per exemple, per fer-los passar de 0 a 1 o viceversa.

L’aplicació pràctica de la tecnologia en què treballa Eslava amb el seu projecte

Segons ell mateix ens explica, Qilimanjaro està treballant en aconseguir algoritmes per tal d’optimitzar serveis de logística, o fins i tot simular molècules amb qubits. En el primer cas, els ordinadors quàntics poden optimitzar rutes de transport, reduint costos i emissions de CO₂, o optimitzar la planificació de flotes, reduint el temps d’inactivitat i el consum de combustible. Pel que fa a la simulació de molècules, els ordinadors quàntics poden simular el comportament de les molècules a escala atòmica, accelerant el desenvolupament de nous medicaments i materials.

El projecte de Qilimanjaro Quantum Tech S.L. representa un gran avenç en la computació quàntica, amb un potencial transformador en molts àmbits. La seva tecnologia innovadora, que combina microones i computació quàntica, obre noves possibilitats en seguretat, logística, farmacèutica i molts més sectors. Aquesta iniciativa pionera no només potencia el progrés tecnològic, sinó que també estableix noves bases per a futures investigacions i aplicacions pràctiques. La col·laboració entre institucions acadèmiques, empreses de tecnologia i entitats governamentals ha creat un ecosistema ideal per a la innovació en aquest camp.

Els reptes i descobriments que han sorgit en el transcurs del projecte demostren el potencial de la computació quàntica per canviar radicalment la manera com processem i utilitzem la tecnologia. El futur d’aquesta tecnologia és brillant i promet obrir noves fronteres en el nostre món.