Hablamos con Marta Pascual de la computación cuántica que desarrolla Qilimanjaro. Actualmente, es la CEO de la empresa, pero anteriormente ha sido ingeniera cuántica senior en el equipo de teoría de la empresa en Barcelona, un potente equipo que lleva a cabo tanto software como hardware en el ámbito de la computación cuántica. Tienen en marcha seis proyectos de Doctorados Industriales . A pesar de trabajar actualmente en Barcelona, ha ocupado puestos académicos en Tokio y Reino Unido. Licenciada en Química, con un master en Química Física, un master europeo interuniversitario en Química Cuántica Teórica y Modelización Computacional, y en la actualidad está terminando una ingeniería en Informática con especialización en arquitectura de ordenadores y redes.
¿De dónde viene tu interés por la computación cuántica?
Diría que surgió de una forma bastante natural. Durante la carrera de Química me fui progresivamente decantando por la parte de Química teórica y de modelización computacional a raíz de una colaboración con el grupo de reactividad molecular y diseño de fármacos de la UIB. En este punto, ya lo largo de mi master, empecé a tocar temas tanto de programación como de física cuántica. Me gustó tanto que me animé, por un lado, a empezar un doctorado en física en el Reino Unido, y por otro a iniciar la carrera de ingeniería informática a distancia. Mi interés por la computación cuántica es el producto de fusionar estas dos inquietudes.
¿En qué trabaja exactamente Qilimanjaro Quantum Tech?
El objetivo de Qilimanjaro es acelerar la utilización de la computación cuántica por parte de las distintas industrias y centros de investigación. Para facilitar su acceso estamos desarrollando un stack completo. Esto significa que trabajamos tanto en la creación de algoritmos cuánticos como en la construcción de los chips y dispositivos, generando también la capa de acceso y compilación que conecta el usuario y los algoritmos con el hardware y su control. Nuestra propuesta se basa en un modelo de computación analógica que difiere bastante de las otras soluciones cuánticas existentes y que estamos convencidos de que podrá resolver alguna de las limitaciones que hacen que esta tecnología por ahora todavía no tenga un impacto importante en la sociedad.
¿Cuál es tu labor?
Mi papel en Qilimanjaro es liderar y contribuir a las diferentes ramas de investigación que tenemos en el equipo de teoría y aplicaciones. Hay que tener en cuenta que el nivel de madurez de tecnologías tan punteras como la computación cuántica es todavía muy bajo y, por tanto, es necesario poner muchos esfuerzos en investigación e investigación . Por eso en nuestro equipo nos enfocamos en dos pilares principales: la creación de algoritmos cuánticos que permitan resolver problemas relevantes para la industria y el desarrollo de la teoría cuántica que hay detrás del modelo de computación analógica. Seguimos un modelo de trabajo enfocado en lo que llamamos 'co-design': las conclusiones que extraemos de realizar estos dos ejercicios teóricos se traslada recurrentemente a nuestro equipo de software y de hardware , que después ellos utilizan para desarrollar tanto el entorno de programación como para diseñar, fabricar y manipular los chips.
¿Qué es un ordenador cuántico?
Un ordenador cuántico es un sistema de cómputo que hace uso de una lógica distinta a la de los ordenadores convencionales. Esto se logra usando sistemas muy pequeños que se rigen por las leyes de la mecánica cuántica. Estos sistemas están formados por Qbits, que se definen como la unidad básica de información cuántica, y pueden formar estados superpuestos o entrelazados. La posibilidad de codificar información en este tipo de estados es clave, ya que permite que manipular la información a través de esta lógica cuántica sea mucho más eficiente y, por tanto, mucho más rápida a la hora de calcular cierto tipo de problemas .
¿Qué limitaciones de los actuales ordenadores nos han llevado a la investigación en computación cuántica?
El tiempo de cómputo y memoria necesaria para procesar problemas grandes o complejos son a menudo tan elevados que hace inviable encontrar soluciones. Por ejemplo, cuando realizaba investigación en diseño de fármacos, modelizar computacionalmente una reacción molecular relativamente sencilla podía durarme días haciendo uso de un superordenador. Estoy hablando de moléculas de unos 10-20 átomos y con unas condiciones iniciales muy favorables porque hacíamos muchas aproximaciones y asunciones para reducir al máximo los recursos computacionales necesarios. Esto significa que ni siquiera con sistemas muy pequeños, y días de constante cálculo, podíamos obtener soluciones 100% exactas. Ahora imagina qué pasa si intentamos modelizar sistemas moleculares más grandes, como proteínas. Conseguir soluciones buenas a medida que aumenta la complejidad del problema es cada vez más difícil, y desgraciadamente los problemas más interesantes suelen ser los más complejos . Esta problemática no la encontramos sólo en el campo de la química, así como problemas presentes en física, ciencia de los materiales, logística, finanzas, criptografía y un largo etcétera sufren también de las mismas limitaciones.
¿Cuáles son las aplicaciones más habituales de la computación cuántica?
Las aplicaciones de la computación cuántica más obvias son aquellas que requieren la modelización de un sistema cuántico. Éstas están, por tanto, relacionadas con el campo de la química, la física y los materiales, como puede ser el diseño de fármacos. Sin embargo, si la codificación de la información se hace de forma inteligente, la lógica cuántica se puede aprovechar también para resolver problemas clásicos. Aplicaciones de este tipo podemos encontrarlas en la modelización de problemas financieros y de logística: cómo podría ser la optimización de portafolios de valores o la distribución eficiente de paquetes de mensajería. Además, ya se ha demostrado el potencial que tiene la computación cuántica tanto para acelerar problemas de machine learning e inteligencia artificial como para descubrir mejores métodos de encriptación en ciberseguridad, lo que hace que estas dos aplicaciones sean de las más prometedoras.
¿Imaginas, a medio plazo, hogares con ordenadores cuánticos domésticos?
No, sinceramente no puedo imaginar que los ordenadores cuánticos lleguen nunca a sustituir a los sistemas de uso personal. Pienso que para las funciones comunes que realizamos con el móvil o el ordenador personal generalmente no necesitamos una potencia de procesamiento tan grande. Por otro lado, sí creo que veremos procesadores cuánticos combinados con clásicos para crear arquitecturas híbridas que proporcionarán una ventaja de cómputo muy importante a datacenters y centros de supercomputación, grandes corporaciones y centros de investigación . De todas formas es difícil prever el alcance de una tecnología que es tan prometedora pero a la vez todavía tan desconocida.
Hagamos un ejercicio de disrupción. ¿Hasta qué punto pueden cambiar el mundo los ordenadores cuánticos?
Es muy difícil de predecir y, por tanto, mi respuesta es totalmente subjetiva, pero tengo muchas esperanzas puestas en el impacto que tendrá la computación cuántica en el mundo académico. Creo que podemos llegar a ver un incremento exponencial del abanico de posibilidades de cálculo dentro de áreas como la química y la física que nos lleve a una aceleración en la consecución de conocimiento de la naturaleza y sus procesos . Como puede imaginar esto tendría un impacto directo en la sociedad muy relevante, ya que mucho de lo que se aprende en las universidades y centros de investigación pronto se traslada a la industria. Hemos sido testigos del enorme crecimiento social y económico que ha supuesto la revolución digital y de la información de los últimos 50 años a raíz de la introducción del ordenador personal. Veo pues la computación cuántica como una revolución tecnológica en sí misma que puede llegar a suponer muchos cambios en la forma que entendemos e interactuamos con el mundo.
¿La novedad de esta tecnología afecta a sus prestaciones en la fase actual de investigación?
Sí, por supuesto. Hoy en día la computación cuántica no cuenta todavía con un nivel de madurez suficiente para que las prestaciones actuales tengan el impacto que se espera de esa tecnología. Una de las líneas de investigación más críticas pasa por el desarrollo tanto del hardware como de la teoría para mejorar la tolerancia a errores de los chips cuánticos, actualmente muy sensibles al ruido. Aún así, ya somos capaces de fabricar y controlar dispositivos de una calidad relativamente buena, lo que da paso a una era donde la identificación de aplicaciones adecuadas para estos prototipos es primordial.
En el caso de consolidar la computación cuántica, ¿es posible que muchas empresas no identifiquen el cambio y queden obsoletas?
Sí. En la actualidad algunas empresas ya cuentan con expertos y consultoras en computación cuántica que les ayudan a identificar cuándo y cómo hay que estar preparados una vez se consolide esta tecnología (es lo que nosotros llamamos estar ' quantum ready '). Una vez que los ordenadores cuánticos tengan suficiente nivel de madurez estas empresas quantum ready jugarán con ventaja por encima de sus competidores, ya que habrán hecho el trabajo previo de adaptar los problemas y protocolos internos que requiere aprender a usar esta tecnología.
La investigación colaborativa es uno de los pilares del Plan de Doctorados Industriales, ¿crees que este tipo de investigación es positiva para su trabajo?
No sólo es positiva, sino que es esencial. Trabajar en investigación de forma aislada es posible durante un tiempo, pero pronto la creatividad para generar nuevas ideas se desvanece. Por eso es muy importante interaccionar constantemente con otros investigadores interesados en la misma línea de investigación para intercambiar distintos puntos de vista. Además, creo que hablar a menudo con expertos en disciplinas totalmente diferentes puede ser una fuente de inspiración que puede llegar a crear colaboraciones y proyectos muy diferentes y disruptores.
