A Universidade de Vigo e Zona Franca unen forzas para crear a nova Cátedra de Computación Óptica Cuántica, que se iniciará o próximo 1 de xullo. Este laboratorio experimental, impulsado dende o Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA), explorará esta tecnoloxía aínda incipiente en Galicia partindo dun límite: actualmente aumentamos a potencia dos ordenadores esencialmente metendo decenas de millóns de transistores nun chip. O problema chega cando se continúan encollendo eses transistores, e se chega un punto no que son tan pequenos que o seu comportamento non se rixe polas leis da física clásica, senón polas leis da mecánica cuántica. Así, en lugar de loitar contra a física, nos anos 70 a xente xa anticipaba que “se os últimos límites da computación non deberían estar establecidos non por modelos matemáticos, como hoxe en día, senón por principios da física”. Así o explica Marcos Curty, director científico do Vigo Quantum Communication Center (VQCC), ligado tamén ao mundo da entramado da comunicación cuántica.
Pero, por que se denomina “computación óptica cuántica”? A computación cuántica emprega qubits e estes poden ser construídos con diversas tecnoloxías, dende sistemas supercondutores, ións atrapados, átomos neutros ou tecnoloxía fotónica, entre outras. A computación óptica cuántica emprega os fotóns —partículas de luz— como qubits que viaxan a través de circuítos integrados fotónicos.
Con todo, esta cátedra permitirá pór a Galicia ao nivel de potenciais nacionais e internacionais, onde a computación cuántica despertou o interés de grandes empresas como IBM ou Google. “Antes mercábamos dispositivos a proveedores externos; agora, queremos desenvolver tecnoloxía punteira dende Vigo”, subliña Marcos Curty, converténdose nunha das grandes premisas da iniciativa dentro do seu programa de investigación para os próximos cinco anos.
Neste contexto, o Consorcio da Zona Franca de Vigo decidiu apoiar a Cátedra da UVigo con financiamento adicional. O director científico de VQCC sinala que, dende este proxecto, queren “facer tecnoloxía que poda ser transferida á empresa e ao ecosistema galego”. Esta é unha visión coa que está de acordo o delegado do Estado da Zona Franca, David Regades, que engade que “é unha oportunidade que non podemos perder para facer máis competitiva á Universidade de Vigo”. Ademais, subliña o interese por enriquecer tanto o ecosistema universitario como empresarial: “É unha ferramenta máis para a economía da nosa cidade, de Galicia e España ao estar á vangarda da tecnoloxía”.
O motor do laboratorio
Competir contra os xigantes da computación non é tarefa fácil. Por iso, dende a Cátedra de Computación Óptica Cuántica, decidiron que van resolver uns problemas concretos para comezar. “Queremos desenvolver uns pequenos microprocesadores cuánticos que nos permitan resolver problemas de optimización”, comeza Curty, poñendo o foco no mundo industrial. Desta forma, procedementos de loxística ou planificación poderíanse levar a cabo de forma máis eficiente e rápida. Esta tarefa está prevista para os próximos cinco anos. “Esperamos estar nun nivel no que podamos competir coas solucións clásicas”, apunta.
Con todo, o foco está na fotónica como vía de funcionamento. Por unha banda, os fotóns son adecuados paraos microprocesadores que se queren desenvolver e, por outra, porque no Vigo Quantum Communication Center contan con varios laboratorios experimentais especializados en fotónica. “Para comunicar microprocesadores cuánticos e facer procesado distribuído precísanse comunicacións cuánticas, polo que víamos moita sinerxía”, apunta Marcos Curty.
Entre os puntos fortes están a dirección do laboratorio polo profesor Alexander Lvovsky, da Universidade de Oxford, un dos principias expertos en computación óptica cuántica do mundo.
Vantaxes da computación cuántica
Un problema que se resolve cun computador cuántico, pódese resolver cun ordenador clásico. Con todo, varía un factor: o tempo xa que “nun ordenador cuántico certos problemas se poden resolver de forma moito máis rápida”, tal e como indica o investigador. Por tanto, as principais vantaxes son a axilidade e a rapidez.
Por exemplo, un dos principais retos dun ordenador clásico é factorizar números, xa que o tempo que se tarda en resolver medra de maneira exponencial coas cifras do número: “Se che digo un número de 3.000 bits, un ordenador clásico precisaría a idade do universo para resolvelo”, sinala. Con todo, no ano 1995, desenvolverse un algoritmo para un computador cuántico no que o tempo que se precisa medra moi amodo co número de bits. Por exemplo, este mismo problema poderíase resolver nunhas poucas horas. “A maioría da criptografía que empregamos en Internet para protexer as nosas comunicacións baséase en problemas matemáticos de factorización”, apunta o investigador.
Sinerxia coa fábrica de chips fotónicos
“Hai moitas iniciativas independentes, pero moi complementarias”. Os chips fotónicos pódense empregar para facer transmitores e receptores para comunicacións cuánticas, e tamén microprocesadores para computación óptica cuántica. Aquí entra en xogo a fábrica Sparc, que cando estea operativa poderá especializarse no deseño e implementación de chips fotónicos. “Moitas das tecnoloxías que desenvolvamos poderían transferirse ao mundo do chip fotónico”, apunta.
Así mesmo, a fábrica tamén nace do traballo da UVigo e co apoio da Zona Franca, que leva anos creando un ecosistema fotónico, no que tamén se sitúa esta nova cátedra. “Existe unha combinación perfecta entre Sparc, a cátedra cuántica e a realidade económica de Galicia”, argumenta David Regades.
Entrada progresiva en Galicia
“A aplicación da nova tecnoloxía disruptora aínda é incipiente en Galicia. Dende o VQCC levan a cabo numerosas colaboracións con empresas nacionais e internacionais, como Deutsche Telekom de Alemaña, Thales Alenia Space de Francia ou Toshiba no Reino Unico entre outras moitas. Algúns dos proxectos nos que traballan están desarrollando satélites para comunicacións cuánticas para ofrecer servizos a empresas, ou metodoloxías de certificación de estas tecnoloxías. Tamén se está traballando no desprege dunha rede de comunicacións cuánticas que una Lisboa con Vigo e Santiago e tamén con outras partes de España e Europa. David Regades engade que “dende Zona Franca estamos traballando en sectores de vangarda”.
O futuro da computación dende Vigo
Marcos Curty explica que a computación é un dos campos de maior interese dentro das tecnoloxías cuánticas. Con todo, dende Vigo, o obxectivo principal será a investigación de excelencia coa idea de facer transferencia de coñecemento cara ao mundo da empresa: “Se a economía do futuro ten unha base na fotónica ou na cuántica, serán todo oportunidades para os nosos investigadores e investigadoras“, sinala David Regades dende Zona Franca. Así, grazas á computación óptica cuántica, poderanse acelerar procesos de horas ou días ata minutos ou segundos.
