La Universidad de Vigo y Zona Franca unen fuerzas para crear la nueva Cátedra de Computación Óptica Cuántica, que se iniciará el próximo 1 de julio. Este laboratorio experimental, impulsado desde el Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA), explorará esta tecnología aún incipiente en Galicia partiendo de un límite: actualmente aumentamos la potencia de los ordenadores esencialmente metiendo decenas de millones de transistores en un chip. El problema llega cuando se continúan encogiendo esos transistores, y si llega un punto en el que son tan pequeños que su comportamiento no se rige por las leyes de la física clásica, sino por las leyes de la mecánica cuántica. Así, en lugar de luchar contra la física, en los años 70 la gente ya anticipaba que “los últimos límites de la computación no deberían estar establecidos no por modelos matemáticos, como hoy en día, sino por principios de la física”. Así lo explica Marcos Curty, director científico del Vigo Quantum Communication Center (VQCC), ligado también al mundo de la entramado de la comunicación cuántica.
Pero, ¿por qué se denomina “computación óptica cuántica”? La computación cuántica emplea qubits y estos pueden ser construidos con diversas tecnologías, desde sistemas supercondutores, iones atrapados, átomos neutros o tecnología fotónica, entre otras. La computación óptica cuántica emplea los fotones —partículas de luz— como qubits que viajan a través de circuitos integrados fotónicos.
Sin embargo, esta cátedra permitirá poner a Galicia al nivel de potenciales nacionales e internacionales, donde la computación cuántica despertó el interés de grandes empresas como IBM o Google. “Antes comprábamos dispositivos proveedores externos; ahora, queremos desarrollar tecnología puntera desde Vigo”, subraya Marcos Curty, convirtiéndose en una de las grandes premisas de la iniciativa dentro de su programa de investigación para los próximos cinco años.
En este contexto, el Consorcio de la Zona Franca de Vigo decidió apoyar la Cátedra de la UVigo con financiación adicional. El director científico de VQCC señala que, desde este proyecto, quieren “hacer tecnología que pueda ser transferida a la empresa y al ecosistema gallego”. Esta es una visión con la que está de acuerdo el delegado del Estado de la Zona Franca, David Regades, que añade que “es una oportunidad que no podemos perder para hacer más competitiva a la Universidade de Vigo”. Además, subraya el interés por enriquecer tanto el ecosistema universitario como empresarial: “Es una herramienta más para la economía de nuestra ciudad, de Galicia y España al estar a la vanguardia de la tecnología”.
El motor del laboratorio
Competir contra los gigantes de la computación no es tarea fácil. Por ello, desde la Cátedra de Computación Óptica Cuántica, decidieron que van a resolver unos problemas concretos para comenzar. “Queremos desarrollar unos pequeños microprocesadores cuánticos que nos permitan resolver problemas de optimización”, comienza Curty, poniendo el foco en el mundo industrial. De esta forma, procedimientos de logística o planificación se podrían llevar a cabo de forma más eficiente y rápida. Esta tarea está prevista para los próximos cinco años. “Esperamos estar en un nivel en el que podamos competir con las soluciones clásicas”, apunta.
No obstante, el foco está en la fotónica como vía de funcionamiento. Por una parte, los fotones son adecuados paraos microprocesadores que se quieren desarrollar y, por otra, porque en el Vigo Quantum Communication Center cuentan con varios laboratorios experimentales especializados en fotónica. “Para comunicar microprocesadores cuánticos y hacer procesado distribuido se necesitan comunicaciones cuánticas, por el que me los veía mucha sinergia”, apunta Marcos Curty.
Entre los puntos fuertes están la dirección del laboratorio por el profesor Alexander Lvovsky, de la Universidad de Oxford, uno de los principias expertos en computación óptica cuántica del mundo.
Ventajas de la computación cuántica
Un problema que se resuelve con un ordenador cuántico se puede resolver con un ordenador clásico. Con todo, varía un factor: el tiempo ya que “en un ordenador cuántico ciertos problemas se pueden resolver de forma mucho más rápida”, tal y como indica el investigador. Por tanto, las principales ventajas son la agilidad y la rapidez.
Por ejemplo, uno de los principales retos de un ordenador clásico es factorizar números, ya que el tiempo que se tarda en resolver crecimiento de manera exponencial con las cifras del número: “Si te digo un número de 3.000 bits, un ordenador clásico precisaría la edad del universo para resolverlo”, señala. Con todo, en el año 1995, desarrollarse un algoritmo para un ordenador cuántico en el que el tiempo que se preciso crecimiento muy despacio con el número de bits. Por ejemplo, este mismo problema se podría resolver en unas pocas horas. “La mayoría de la criptografía que empleamos en Internet para proteger nuestras comunicaciones se basa en problemas matemáticos de factorización”, apunta el investigador.
Sinergia con la fábrica de chips fotónicos
“Hay muchas iniciativas independientes, pero muy complementarias”. Los chips fotónicos se pueden emplear para hacer transmitores y receptores para comunicaciones cuánticas, y también microprocesadores para computación óptica cuántica. Aquí entra en juego la fábrica Sparc, que cuando esté operativa podrá especializarse en el diseño e implementación de chips fotónicos. “Muchas de las tecnologías que desarrollemos podrían transferirse al mundo del chip fotónico”, apunta.
Asimismo, la fábrica también nace del trabajo de la UVigo y con el apoyo de la Zona Franca, que lleva años creando un ecosistema fotónico, en el que también se sitúa esta nueva cátedra. “Existe una combinación perfecta entre Sparc, la cátedra cuántica y la realidad económica de Galicia”, argumenta David Regades.
Entrada progresiva en Galicia
“La aplicación de la nueva tecnología disruptora aun es incipiente en Galicia«, sinala Marcos Curty. Desde el VQCC llevan a cabo numerosas colaboraciones con empresas nacionales e internacionales, como Deutsche Telekom de Alemania, Thales Alenia Space de Francia o Toshiba en el Reino Unico entre otras muchas. Algunos de los proyectos nos que trabajan están desarrollando satélites para comunicaciones cuánticas para ofrecer servicios a empresas, o metodologías de certificación de estas tecnologías. También se está trabajando en el desprege de una red de comunicaciones cuánticas que una Lisboa con Vigo y Santiago y también con otras partes de España y Europa. David Regades añade que “desde Zona Franca estamos trabajando en sectores de vanguardia”.
El futuro de la computación desde Vigo
Marcos Curty explica que la computación es uno de los campos de mayor interés dentro de las tecnologías cuánticas. Con todo, desde Vigo, el objetivo principal será la investigación de excelencia con la idea de hacer transferencia de conocimiento hacia el mundo de la empresa: “Si la economía del futuro tiene una base en la fotónica o en la cuántica, serán todo oportunidades para nuestros investigadores e investigadoras“, señala David Regades desde Zona Franca. Así, gracias a la computación óptica cuántica, se podrán acelerar procesos de horas o días hasta minutos o segundos.
