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La Universitat Politècnica de València (UPV) lidera QUADRATURE, un ambicioso proyecto de investigación europeo cuyo objetivo es avanzar hacia la escalabilidad de los ordenadores cuánticos. Financiado por el programa Horizonte Europa, con un presupuesto de 4,2 millones de euros, en él participan algunos de los más destacados expertos y expertas del mundo en esta tecnología que está llamada a propiciar una revolución en múltiples ámbitos, desde la economía, hasta diferentes sectores industriales como son el aeronáutico, el energético, el farmacéutico y el de la salud.

“La disponibilidad de ordenadores cuánticos tendrá un impacto profundo y generalizado una vez que su escala alcance un punto en el que los algoritmos de optimización y clasificación sean representativos de problemas reales de diferentes disciplinas científicas y ámbitos de aplicación. Al abordar el principal cuello de botella de la escalabilidad en los ordenadores cuánticos mediante la incorporación de las comunicaciones cuánticas en arquitecturas modulares, QUADRATURE producirá un efecto positivo transformador en la economía, la sociedad, el medio ambiente…”, explica Carmina G. Almudéver, investigadora del Departamento de Informática de Sistemas y Computadores (DISCA) de la Universitat Politècnica de València y coordinadora del proyecto.

Múltiples aplicaciones

Los ordenadores cuánticos no serán un reemplazo de los clásicos, ya que no son simplemente máquinas más veloces que las convencionales, sino que tienen el potencial de resolver ciertos problemas altamente complejos como son los relacionados con la simulación o la optimización. Así, el desarrollo de este proyecto contribuiría, por ejemplo, a desarrollar nuevos fármacos, optimizar rutas en el sector del transporte, mejorar el control del tráfico aéreo, aumentar la precisión de las predicciones meteorológicas, así como nuevas oportunidades en términos de seguridad del intercambio electrónico y detección del fraude.

“Estas son solo algunas de las múltiples aplicaciones y ventajas que se esperan de la computación cuántica. Todavía se desconoce el potencial real que esta nueva tecnología tendrá, pero estamos seguros de que su impacto será enorme. Para ello es necesario escalar los ordenadores cuánticos actuales, que es el gran reto al que se enfrenta la investigación. En este proyecto nos centramos tanto en la tecnología necesaria para la fabricación de chips cuánticos escalables, como en el desarrollo de algoritmos cuánticos y del software y hardware necesario para conectar ambos niveles. Analizaremos diferentes arquitecturas que consistan en millones de cúbits –o bits cuánticos- que sean capaces de abordar problemas reales que son intratables incluso por los supercomputadores más potentes que tenemos hoy en día”, añade Carmina G. Almudéver.

Para alcanzar estos objetivos, el proyecto QUADRATURE reúne también a los mejores expertos del mundo en temas muy específicos que abarcan el hardware cuántico, electrónica integrada CMOS a temperaturas criogénicas, arquitectura de computadores cuánticos, NOC (Netwok-ON-Chip) inlámbricas, antenas integradas, transceptores de RF y simulación de algoritmos cuánticos.

Junto la Universitat Politècnica de València, en Quadrature participan también la Universitat Politècnica de Catalunya (España), el Barcelona Supercomputing Center (España), la Universidad de Siegen (Alemania), la Universidad de Catania (Italia), el University College de Dublin (Irlanda), la Universidad Tecnológica Delft (Países Bajos), la Escuela Politécnica Federal de Laussane (Suiza) y Equal 1 (Irlanda).

Un gran desafío como contexto

Los enormes esfuerzos interdisciplinares que se realizan hoy en día para construir un ordenador cuántico tienen como objetivo el desarrollo de un sistema de computación capaz de abordar problemas fuera del alcance de cualquier ordenador clásico. Según explica Carmina G. Almudéver, la denominada ventaja cuántica, término que hace referencia a un ordenador cuántico que realiza un cálculo específico que resulta intratable para un ordenador clásico, se ha reivindicado recientemente con ordenadores cuánticos de escala intermedia propensos a errores que consisten en varias decenas de cúbits.

“Abordar cualquier problema del mundo real requerirá escalar los procesadores cuánticos a miles o incluso millones de cúbits y desarrollar un sistema con un número tan elevado es un gran desafío. Esta carrera por el aumento de escala es muy compleja y gira principalmente en torno a los aspectos tecnológicos de los cúbits, pero nosotros sostenemos que el cuello de botella se está desplazando a los problemas arquitecturales y algorítmicos derivados de la necesidad de empaquetar densamente los cúbits y sus interfaces electrónicas clásicas y es aquí donde, mediante una arquitectura modular distribuida, se centra el proyecto para seguir avanzando en este gran reto del ordenador cuántico”, concluye Carmina G. Almudéver

El proyecto, cuya reunión inicial se celebró en la UPV a principios del mes de julio, se desarrollará hasta mediados del 2027.