Parlem amb Marta Pascual de la computació quàntica que desenvolupa Qilimanjaro. Actualment, és la CEO de l’empresa, però anteriorment ha sigut enginyera quàntica sènior en l’equip de teoria de l’empresa a Barcelona, un potent equip que du a terme tant software com hardware en l’àmbit de la computació quàntica. Tenen en marxa sis projectes de Doctorats Industrials. Tot i treballar actualment a Barcelona, ha ocupat llocs acadèmics a Tòquio i al Regne Unit. Llicenciada en Química, amb un màster en Química Física, un màster europeu interuniversitari en Química Quàntica Teòrica i Modelització Computacional, i en l’actualitat està acabant una enginyeria en Informàtica amb especialització en arquitectura d’ordinadors i xarxes.
D’on ve el teu interès per la computació quàntica?
Diria que va sorgir d’una manera bastant natural. Durant la carrera de Química em vaig anar progressivament decantant per la part de Química teòrica i de modelització computacional arrel d’una col·laboració amb el grup de reactivitat molecular i disseny de fàrmacs de la UIB. En aquest punt, i al llarg del meu màster, vaig començar a tocar temes tant de programació com de física quàntica. Em va agradar tant que em vaig engrescar, per una banda, a començar un doctorat en física al Regne Unit, i per altra a iniciar la carrera d’enginyeria informàtica a distància. El meu interès per la computació quàntica és el producte de fusionar aquestes dues inquietuds.
En què treballa exactament Qilimanjaro Quàntum Tech?
L’objectiu de Qilimanjaro és accelerar la utilització de la computació quàntica per part de les diferents indústries i centres de recerca. Per tal de facilitar-ne l’accés estem desenvolupant un stack complet. Això vol dir que treballem tant en la creació d’algoritmes quàntics com en la construcció dels xips i dispositius, tot generant també la capa d’accés i de compilació que connecta l’usuari i els algoritmes amb el hardware i el seu control. La nostra proposta es basa en un model de computació analògica que difereix bastant de les altres solucions quàntiques existents i que estem convençuts que podrà resoldre alguna de les limitacions que fan que aquesta tecnologia ara com ara encara no tingui un impacte important en la societat.
Quina és la teva tasca?
El meu paper a Qilimanjaro és liderar i contribuir en les diferents branques d’investigació que tenim a l’equip de teoria i aplicacions. S’ha de tenir en compte que el nivell de maduresa de tecnologies tan punteres com la computació quàntica és encara molt baix i, per tant, cal posar molts d’esforços en recerca i investigació. Per això en el nostre equip ens enfoquem en dos pilars principals: la creació d’algoritmes quàntics que permetin resoldre problemes rellevants per a la indústria i el desenvolupament de la teoria quàntica que hi ha al darrere del model de computació analògica. Seguim un model de treball enfocat en allò que anomenem ‘co-design’: les conclusions que extraiem de fer aquests dos exercicis teòrics es trasllada recurrentment al nostre equip de software i de hardware, que després ells utilitzen per desenvolupar tant l’entorn de programació com per dissenyar, fabricar i manipular els xips.
Què és un ordinador quàntic?
Un ordinador quàntic és un sistema de còmput que fa ús d’una lògica diferent de la dels ordinadors convencionals. Això s’aconsegueix usant sistemes molts petits que es regeixen per les lleis de la mecànica quàntica. Aquests sistemes estan formats per Qbits, que es defineixen com la unitat bàsica d’informació quàntica, i poden formar estats superposats o entrellaçats. La possibilitat de codificar informació en aquest tipus d’estats és clau, ja que permet que manipular la informació a través d’aquesta lògica quàntica sigui molt més eficient i, per tant, molt més ràpida a l’hora de calcular cert tipus de problemes.
Quines limitacions dels actuals ordinadors ens han portat a la recerca en computació quàntica?
El temps de còmput i memòria necessària per a processar problemes grans o complexos són sovint tan elevats que fa inviable trobar-ne solucions. Per exemple, quan feia investigació en disseny de fàrmacs, modelitzar computacionalment una reacció molecular relativament senzilla em podia durar dies tot fent ús d’un superordinador. Estic parlant de molècules d’uns 10-20 àtoms i amb unes condicions inicials molt favorables perquè fèiem moltes aproximacions i assumpcions per tal de reduir al màxim els recursos computacionals necessaris. Això vol dir que ni tan sols amb sistemes molt petits, i dies de constant càlcul, podíem obtenir solucions 100% exactes. Ara imagineu què passa si intentem modelitzar sistemes moleculars més grans, com proteïnes. Aconseguir solucions bones a mesura que augmenta la complexitat del problema és de cada vegada més difícil, i malauradament els problemes més interessants solen ser els més complexos. Aquesta problemàtica no la trobem només en el camp de la química, és així com problemes presents en física, ciència dels materials, logística, finances, criptografia i un llarg etcètera sofreixen també de les mateixes limitacions.
Quines són les aplicacions més habituals de la computació quàntica?
Les aplicacions de la computació quàntica més òbvies són aquelles que requereixen la modelització d’un sistema quàntic. Aquestes estan, per tant, relacionades amb el camp de la química, la física i els materials, com pot ser el disseny de fàrmacs. Tot i això, si la codificació de la informació es fa de manera intel·ligent, la lògica quàntica es pot aprofitar també per a resoldre problemes clàssics. Aplicacions d’aquest tipus les podem trobar en la modelització de problemes financers i de logística: com podria ser l’optimització de portafolis de valors o la distribució eficient de paquets de missatgeria. A més, ja s’ha demostrat el potencial que té la computació quàntica tant per accelerar problemes de machine learning i intel·ligència artificial com per a descobrir millors mètodes d’encriptació en ciberseguretat, la qual cosa fa que aquestes dues aplicacions siguin de les més prometedores.
Imagines, a mitjà termini, llars amb ordinadors quàntics domèstics?
No, sincerament no em puc imaginar que els ordinadors quàntics arribin mai a substituir els sistemes d’ús personal. Penso que per a les funcions comunes que realitzem amb el mòbil o l’ordinador personal generalment no ens cal una potència de processament tan gran. Per altra banda, sí que crec que veurem processadors quàntics combinats amb clàssics per tal de crear arquitectures híbrides que proporcionaran un avantatge de còmput molt important a datacenters i centres de supercomputació, grans corporacions i centres d’investigació. De totes maneres és difícil de preveure l’abast d’una tecnologia que és tan prometedora però alhora encara tan desconeguda.
Fem un exercici de disrupció. Fins a quin punt poden canviar el món els ordinadors quàntics?
És molt difícil de predir i, per tant, la meva resposta és totalment subjectiva, però tinc moltes esperances posades en l’impacte que tindrà la computació quàntica en el món acadèmic. Crec que podem arribar a veure un increment exponencial del ventall de possibilitats de càlcul dins àrees com per exemple la química i la física que ens porti a una acceleració en l’assoliment de coneixement de la natura i els seus processos. Com podeu imaginar això tindria un impacte directe en la societat molt rellevant, ja que molt del que s’aprèn en les universitats i centres de recerca aviat es trasllada a la indústria. Hem estat testimonis de l’enorme creixement social i econòmic que ha suposat la revolució digital i de la informació dels darrers cinquanta anys arran de la introducció de l’ordinador personal. Veig doncs la computació quàntica com una revolució tecnològica en si mateixa que pot arribar a suposar molts canvis en la forma que entenem i interactuem amb el món.
La novetat d’aquesta tecnologia afecta les seves prestacions en la fase actual de recerca?
Sí, i tant. Avui en dia la computació quàntica no conta encara amb un nivell de maduresa suficient perquè les prestacions actuals tinguin l’impacte que s’espera d’aquesta tecnologia. Una de les línies de recerca més crítiques passa pel desenvolupament tant del hardware com de la teoria per tal de millorar la tolerància a errors dels xips quàntics, actualment molt sensibles al renou. Així i tot, ja som capaços de fabricar i controlar dispositius d’una qualitat relativament bona, i això dona pas a una era on la identificació d’aplicacions adequades per a aquests prototips és primordial.
En el cas de consolidar la computació quàntica, és possible que moltes empreses no identifiquin el canvi i quedin obsoletes?
Sí. En l’actualitat algunes empreses ja compten amb experts i consultores en computació quàntica que els ajuden a identificar quan i com cal estar preparats un cop es consolidi aquesta tecnologia (és el que nosaltres anomenem estar ‘quantum ready’). Un cop els ordinadors quàntics tinguin prou nivell de maduresa aquestes empreses quantum ready jugaran amb avantatge per sobre els seus competidors, ja que hauran fet la feina prèvia d’adaptar els problemes i protocols interns que requereix aprendre a usar aquesta tecnologia.
La recerca col·laborativa és un dels pilars del Pla de Doctorats Industrials, creus que aquesta mena de recerca és positiva per a la vostra feina?
No només és positiva sinó que és essencial. Treballar en recerca de manera aïllada és possible durant un temps, però aviat la creativitat per a generar noves idees s’esvaeix. Per això és molt important interaccionar constantment amb altres investigadors interessats en la mateixa línia de recerca per intercanviar diferents punts de vista. A més a més crec que parlar sovint amb experts en disciplines totalment diferents pot ser una font d’inspiració que pot arribar a crear col·laboracions i projectes molt diferents i disruptors.
