Así funciona el QMIO, uno de los ordenadores cuánticos más potentes de Europa presentado hoy en Santiago (vídeo)

El conselleiro de Educación, Román Rodríguez, ha visitado este miércoles el Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA) coincidiendo con la apertura a la comunidad científica del uso del nuevo ordenador cuántico QMIO, un "hito que va a atraer talento e inversiones y va a promover el liderazgo de Galicia en el campo de la computación cuántica", ha dicho.

El conselleiro ha destacado que la comunidad "parte con la ventaja" de contar desde octubre con esta infraestructura, el primer ordenador cuántico de este tipo instalado en España y el que cuenta con más cúbits del Sur de Europa en una institución pública. Supuso una inversión por parte de la Xunta de Galicia de casi 14 millones de euros.

"Se trata de un potentísimo recurso que hoy ponemos a disposición del ecosistema de I+D+i, principalmente el gallego pero también de toda España, y que va a repercutir en un beneficio para prácticamente todos los sectores económicos", ha dicho el conselleiro.

La computación cuántica puede aplicarse a la farmacología, medicina, logística o química, por lo que va a permitir descubrir nuevos medicamentos, crear nuevos algoritmos de diagnóstico de enfermedades, optimizar los procesos de producción o descubrir nuevos materiales, entre otros logros.

La iniciativa se enmarca en el Polo de Tecnologías Cuánticas de Galicia, en el que se llevan invertidos 30 millones y que ya generaron una treintena de empleos directos de alta cualificación en Galicia. De hecho, se espera un incremento nos próximos años debido la los proyectos que captarán los investigadores.

PROTOCOLO DE ACCESO
El QMIO será accesible de manera gratuita desde este miércoles a la investigación y desarrollo que se haga en las universidades, en los centros de investigación, centros tecnológicos y empresas, tanto a nivel de Galicia como nacional, fomentando la colaboración entre investigadores de esta Comunidad y de toda España.

De hecho, con carácter general, los centros de investigación nacionales tendrán acceso en la medida en que colaboren con entidades de investigación gallegas.
 

El uso se regirá a través de un protocolo que establece cuatro tipos de acceso: a través de la Red Española de Supercomputación (RES), acceso abierto, acceso reservado para el CESGA y acceso con fines educativos.

El primero de ellos se canalizará a través de los protocolos de la Red Española de Supercomputación (RES) de la que el CESGA es un nodo. En este caso, el CESGA aportará el 20% del tiempo disponible del ordenador cuántico a la RES, quien asignaría los recursos a través de los protocolos definidos para tal efecto en la RES.

En el caso del acceso abierto, se canalizará a través de los trámites y convocatorias abiertos por el propio CESGA. Dentro del tipo de acceso libre se distinguen dos tipos de actividades, las de corto alcance (pequeños proyectos exploratorios o pruebas) y las de medio y largo alcance (proyectos con necesidades grandes de recursos priorizados, con fines científicos específicos y preparados para su ejecución inmediata).

El tercer tipo de acceso está reservado para el personal del CESGA, que en la actualidad cuenta con un grupo de investigación en Computación Cuántica compuesto por 11 personas. En concreto, podrá usarse para proyectos en los que participe el centro y para convenios específicos de colaboración con fines de investigación o desarrollo tecnológico con otras instituciones.

Finalmente, el protocolo contempla el acceso para actividades educativas dirigidas a la generación de talento en computación cuántica realizadas por universidades gallegas, centros de investigación gallegos o el CSIC, donde se dará prioridad a iniciativas que forman parte de los trabajos fin de grado y fin de master.

Un ordenador cuántico funciona basándose en los principios de la mecánica cuántica, que es la teoría física que describe el comportamiento de las partículas subatómicas. Los elementos fundamentales de un ordenador cuántico son los qubits (bits cuánticos), que a diferencia de los bits clásicos que sólo pueden ser 0 o 1, pueden estar en una superposición de ambos estados al mismo tiempo. Esto se debe a dos propiedades cuánticas esenciales: la superposición y el entrelazamiento.

La superposición permite que un qubit esté en una combinación de los estados 0 y 1 simultáneamente. Matemáticamente, un qubit se representa como una combinación lineal de sus posibles estados, lo que significa que puede realizar múltiples cálculos a la vez. El entrelazamiento es una propiedad que permite que dos o más qubits estén correlacionados de tal manera que el estado de uno depende del estado del otro, incluso si están separados por grandes distancias. Este fenómeno permite realizar operaciones en múltiples qubits simultáneamente, lo que es clave para el poder de procesamiento de los ordenadores cuánticos. Además, la interferencia cuántica permite diseñar algoritmos que amplifican las soluciones correctas y cancelan las incorrectas.

Las ventajas de la computación cuántica sobre la computación tradicional son significativas. En términos de velocidad y eficiencia, algunos problemas que son intratables para los ordenadores clásicos pueden resolverse mucho más rápidamente con algoritmos cuánticos. Por ejemplo, el algoritmo de Shor puede factorizar números enteros grandes en tiempo polinomial, lo que amenaza la seguridad de muchos sistemas criptográficos actuales. Además, los ordenadores cuánticos son especialmente adecuados para simular sistemas cuánticos, lo cual es extremadamente difícil para los ordenadores clásicos. Esto tiene aplicaciones en campos como la química, la física de materiales y la biología, permitiendo, por ejemplo, el diseño de nuevos medicamentos y materiales.

Otra ventaja clave es el paralelismo masivo que ofrece la computación cuántica. Gracias a la superposición y el entrelazamiento, un ordenador cuántico puede procesar una enorme cantidad de combinaciones de estados simultáneamente, lo que le permite resolver ciertos tipos de problemas mucho más rápido que los ordenadores clásicos. En resumen, la computación cuántica promete revolucionar áreas como la criptografía, la simulación de sistemas complejos y la resolución de problemas de optimización, ofreciendo un potencial de procesamiento muy superior al de los ordenadores tradicionales.