España, a la cabeza de quantum computing en talento, capacidades, ecosistema y comunidad

¿Sabías que existen startups españolas especialistas en quantum computing? Pues sí, y con reconocimiento internacional. Tanto desde el punto de vista de desarrollo de aplicaciones y algoritmos cuánticos como de diseño y fabricación de computadoras cuánticas. Hablamos con algunos de sus representantes para conocer de primera mano el estado del arte de las tecnologías cuánticas, las actividades que desarrollan sus startups y los retos y oportunidades que surgen para el ecosistema cuántico en particular y el tejido productivo español en general, antes estas prometedoras tecnologías.

Tras nuestro Future Trends Forum Quantum e inteligencia artificial: la revolución silenciosa, donde reunimos a cuarenta expertos con perfiles científicos, investigadores, emprendedores y directivos, celebramos un webinar con tres de ellos, en este caso, representantes de startups cuánticas españolas:

• Víctor Canivell, cofundador y Consejero Delegado de Qilimanjaro Quantum Tech, startup española que está diseñando y construyendo procesadores cuánticos analógicos de próxima generación con qubits de alta calidad, que no requieren corrección cuántica de errores y que podrán, por tanto, comercializarse más rápidamente.
• Esperanza Cuenca, Responsable de Estrategia y Divulgación en Multiverse Computing, una scaleup española de ámbito internacional que desarrolla software cuántico, con especialización en soluciones verticales, como Finanzas, Energía, Movilidad, Salud, Defensa o Aeroespacial.
• Carlos Kuchkovsky, co-fundador de QCentroid, miembro del Consejo Global del Futuro sobre Computación Cuántica del Foro Económico Mundial y miembro del Consejo Asesor Estratégico del Programa Quantum de la Comisión Europea.

Con esta iniciativa pretendemos difundir el conocimiento que vamos adquiriendo a través de nuesto think tank y ponerlo en abierto de forma libre y transparente, con el objetivo de lograr tener un impacto positivo en la sociedad española.

Si te lo perdiste, aquí puedes ver nuestro último webinar:

Webinar sobre startups de tecnología cuántica

A continuación, resumimos las ideas y reflexiones que compartieron estos tres expertos sobre el estado del arte de las tecnologías cuánticas, su previsible futuro y el papel que puede jugar el ecosistema cuántico español.

¿Qué son las tecnologías cuánticas?

La computación cuántica es un nuevo paradigma que utiliza fenómenos de la mecánica cuántica, como el entrelazamiento y la superposición, para procesar información de forma radicalmente diferente. Esto permite abordar problemas de optimización, simulación y machine learning, resolviendo preguntas que actualmente no tienen respuesta o cuya solución es difícil de encontrar.

La computación cuántica es una de las tecnologías cuánticas, pero también existen otros ejemplos, como las comunicaciones cuánticas y los sensores cuánticos. Las comunicaciones cuánticas permiten transmitir información de manera segura, garantizando que no haya interferencias ni filtraciones de datos. Los sensores cuánticos utilizan las propiedades de la mecánica cuántica para medir y detectar el entorno con mayor precisión.

Startups cuánticas españolas: Multiverse Computing, Qilimanjaro y QCentroid

Las startups de los participantes se enfocan en diversos aspectos de las tecnologías cuánticas:

Qilimanjaro es una startup que busca desarrollar computadores cuánticos mediante sistemas analógicos coherentes. A diferencia de los sistemas cuánticos de puertas lógicas, los sistemas analógicos cuánticos interactúan con los qubits de manera más ligera, reduciendo la probabilidad de errores cuánticos. Qilimanjaro es una spin-off de tres centros académicos en Barcelona: el Instituto de Física de Altas Energías, la Universidad de Barcelona y el Barcelona Super Computing Center.

Multiverse Computing es la compañía de software cuántico más grande de Europa, con la misión de democratizar la computación cuántica y llevarla a empresas de diversos sectores. Desarrollan algoritmos puramente cuánticos y algoritmos de inspiración cuántica, como las Tensor Networks. Multiverse es agnóstica respecto al hardware y utiliza la mejor máquina disponible para satisfacer las necesidades de sus clientes.

Tanto Qilimanjaro como Multiverse forman parte del proyecto Cuco, uno de los proyectos más importantes en España sobre tecnologías cuánticas con aplicación práctica en empresas.

Por su parte, QCentroid surge en octubre del año pasado, tras casi dos años trabajando en el proyecto. El equipo, consciente del potencial de la computación cuántica para solucionar problemas complejos, decidió hacerla accesible y asequible para empresas de todos los tamaños. Identificaron tres dificultades principales al experimentar con algoritmos y ordenadores cuánticos: acceso al talento, integración de tecnologías cuánticas en organizaciones grandes y medianas, y comparación de algoritmos y ordenadores cuánticos entre sí.

La «ventaja cuántica» se alcanzará cuando un ordenador cuántico supere al mejor superordenador del mundo en términos de velocidad, precisión y eficiencia energética. Aunque aún no se ha logrado, se espera que ocurra en un plazo de 1 a 10 años. Mientras tanto, la startup ofrece una plataforma que permite a las empresas experimentar con diferentes algoritmos y ordenadores cuánticos y clásicos. Esto les permite definir un problema, asignar algoritmos y comparar su rendimiento para seleccionar la mejor solución para un caso de uso específico. Además, facilitan la integración del algoritmo seleccionado en los sistemas de las compañías, garantizando el cumplimiento normativo y la seguridad.

El objetivo principal de QCentroid es cerrar la brecha entre la investigación, los expertos en cuántica, el hardware y los “dueños de problemas” (las empresas usuarias). Para ello, están trabajando en colaboración con compañías que ofrecen hardware y algoritmos cuánticos, creando un «marketplace» de soluciones para que las empresas puedan encontrar, comparar, elegir y pagar por la solución que mejor se adapte a sus necesidades, sin necesidad de ser expertos en el campo.

El ecosistema cuántico español

El ecosistema de tecnologías cuánticas en España ofrece un panorama lleno de oportunidades para las startups y las empresas nacionales, con la posibilidad de lograr un liderazgo internacional en este ámbito. Actualmente, España es considerada uno de los cinco principales centros de talento en computación cuántica a nivel mundial, con una sólida comunidad y ecosistema. Esto se refleja en el hecho de que varias regiones del país cuentan con centros académicos y de investigación en este campo y se han anunciado tres grandes ordenadores cuánticos:

Uno es en el País Vasco, donde se instalará el segundo mayor ordenador cuántico de IBM en Europa.

En segundo lugar, en Galicia, el Cesga ha adjudicado a la empresa Fujitsu la instalación de otro quantum computer. Y en tercer lugar, en Barcelona, el Ministerio de Economía ha decidido instalar en el BSC un ordenador cuántico, de procedencia europea 100% europea, liderado por Qilimanjaro en cuanto a su instalación. Cada uno de ellos tiene características diferentes, pero eso quiere decir que, de aquí a uno o dos años, cuando estos sistemas se puedan utilizar y sean asequibles a los investigadores y a las empresas, habrá una práctica habitual de uso de quantum computers instalados en España.

Por su parte, las startups españolas tienen la oportunidad de ayudar a corporaciones públicas y privadas a abordar problemas utilizando tecnologías cuánticas, lo que dará lugar a una industria más potente, sostenible y próspera: los usuarios españoles pueden ya, hoy en día, acceder a sistemas cuánticos normalmente basados en Estados Unidos, como hace los clientes de Multiverse o de QCentroid.

También existe la posibilidad de desarrollar una industria cuántica nacional líder a nivel internacional. Para ello, se necesita un gran apoyo, incluida la financiación pública adecuada.

En definitiva, dicen los expertos, las tecnologías cuánticas están experimentando una revolución silenciosa, y es crucial que España no se quede atrás en este proceso. Las empresas y el país en general deben aprovechar el talento y las capacidades disponibles para consolidar una posición de liderazgo en este ámbito.

Los sectores donde las tecnologías cuánticas tendrán más relevancia

La computación cuántica tendrá un impacto transversal en la economía, siendo especialmente útil en problemas de optimización matemática y de machine learning. Además, permitirá abordar problemas cuánticos relacionados con el estudio de la naturaleza a escala atómica, como el estudio de nuevos materiales y la química cuántica, donde se aplicará para generar nuevos medicamentos, nuevos materiales y nuevas fuentes de energía. De hecho, Víctor Canivell apunta que, gracias a la computación cuántica, se podrían resolver algunos de los retos más importantes para lograr construir un Mundo Net Zero en 2050.

El sector financiero probablemente será uno de los primeros en beneficiarse de las ventajas de la computación cuántica, en áreas como la optimización de portfolios, el seguimiento de carteras, la prevención del fraude y la simulación de mercados. Otros sectores incluyen energía, ciberseguridad y telecomunicaciones.

En el sector de las telecomunicaciones, se están desarrollando soluciones de comunicaciones cuánticas. A modo de ejemplo, Esperanza menciona que en Madrid se está trabajando ya en una red cuántica de comunicaciones ultra segura. También existen experiencias internacionales muy interesantes, como la de British Telecom con Toshiba en Londres, una red comercial que ya tiene su primer cliente: EY. Otro caso es el de JP Morgan, que está trabajando en esta línea de comunicaciones ultra seguras para tener una red de Quantum Key Distribution en Manhattan.

En lo relativo a la ciberseguridad, se utilizará para detección de intrusiones utilizando quantum machine learning y quantum artificial intelligence, donde ya hay soluciones «quantum inspired«.

En el ámbito de los sensores, se espera que la tecnología cuántica se utilice para la detección de yacimientos, sistemas de posicionamiento más precisos y aplicaciones de diagnóstico por imagen del cerebro.

A pesar de todos los beneficios potenciales apuntados, es importante tener en cuenta que la computación cuántica no es adecuada para todos los problemas y puede ser más complicada o costosa en comparación con los sistemas convencionales en ciertos casos. Aun así, los algoritmos «quantum inspired» están permitiendo abordar problemas de manera diferente y, en algunos casos, ofrecer ventajas significativas incluso en sistemas convencionales.

Puedes profundizar en este tema en el artículo “Sectores donde quantum computing tendrá más impacto”.

Quantum computing y otras tendencias tecnológicas: 5G, ciberseguridad, blockchain

La computación cuántica puede relacionarse con tecnologías como 5G, ciberseguridad y blockchain de varias maneras. En el caso de blockchain, la criptografía cuántica y post-cuántica surge como una solución al riesgo que representa la computación cuántica para los métodos de cifrado actuales. Además, las conexiones entre smart contracts y ordenadores cuánticos permiten resolver problemas complejos de manera óptima en flujos de trabajo entre entidades. Los números aleatorios cuánticos también ayudan a generar claves de manera más segura. En cuanto al 5G, su baja latencia permite utilizar en tiempo real ordenadores cuánticos para resolver ciertos problemas de optimización, por ejemplo, Carlos Kuchkovsky menciona la gestión de aerogeneradores offshore. La computación cuántica también puede aplicarse en ciberseguridad para proteger o mitigar ataques a sitios web.

En todo caso, es fundamental ver todas estas tecnologías como convergentes y no como silos aislados.

Programación cuántica sin ordenadores cuánticos

Los Tensor Networks que desarrollan en Multiverse permiten disminuir la dimensionalidad de los problemas en programación cuántica utilizando computadoras clásicas de alto rendimiento. Estas redes tensorizadas aprenden más rápido, lo que se traduce en un menor consumo energético y mayor exactitud en problemas de quantum machine learning y de quantum artificial intelligence.

Otra cosa son los simuladores o emuladores cuánticos, donde se puede realizar programación cuántica en ordenadores tradicionales. El límite, con los mejores súper computadores que tenemos ahora, está en simular 30 qubits. A partir de ahí, la complejidad crece exponencialmente y nuestros supercomputadores no pueden simular más allá. Para hacernos una idea, IBM tiene un ordenador cuántico de mas de 400 qubits y ha anunciado para este 2023, uno que supere los 1.000 qubits. En todo caso, existe una diferencia entre qubits reales (físicos) y qubits teóricos, y para lograr computadoras cuánticas potentes, del orden de 1.000 qubits teóricos, se necesitarán aproximadamente un millón de qubits físicos.

Existen diferentes tipos de qubits y tecnologías de base, con empresas e investigadores explorando diversas alternativas en la carrera por el dominio cuántico. En Qilimanjaro, por ejemplo, se centran en qubits superconductores.

La visión de futuro del ecosistema cuántico español

Las empresas españolas pueden aprovechar la «ventaja de negocio cuántica» si, como apunta Carlos Kuchkovsky, en lugar de implementar modelos complejos en High Performance Computing lo hicieran con algoritmos de optimización de inspiración cuántica que lo puede resolver, no mejor, pero en mucho menos tiempo.

Existen oportunidades para todas las empresas en prepararse para la revolución cuántica y trabajar en conjunto con expertos, investigadores y startups en el campo cuántico. Esto permitirá la creación de alianzas nacionales e internacionales para competir en la industria cuántica global.

Por otro lado, en cuanto a las startups cuánticas, la oportunidad es clara, pero también es claro que necesitan una masa crítica, que pasa por el crecimiento orgánico de las startups, por alianzas nacionales e internacionales y por el soporte de las administraciones.

La conclusión de estos tres expertos es que la revolución cuántica ya está aquí y está pasando. Es clave por tanto prepararse, porque aquellos que ya lo están haciendo ya están en una posición de ventaja y consolidarán su ventaja. Es lo que hemos visto en otras revoluciones desde la revolución industrial a la que estamos viviendo ahora, de la inteligencia artificial generativa, apunta Esperanza cuenca.

Para más información sobre startups cuánticas y el ecosistema cuántico, puedes leer nuestro artículo “Startups cuánticas con talento español”.

Si quieres profundizar en el estado del arte y las oportunidades que ofrecen las tecnologías cuánticas, te invitamos a leer el informe Future Trends Forum Quantum e inteligencia artificial: la revolución silenciosa.