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Entrevistas

«La supercomputación clásica se verá reforzada con la aparición de los computadores cuánticos»

José Camacho

HPC & Quantum Director

Atos Iberia

Publicado el

La computación cuántica supone ya un antes y un después en la historia de la informática. Y aunque es verdad que aún tendrán que pasar unos cuantos años antes de que podamos hablar de una tecnología madura, la mayoría de los expertos coinciden en señalar que a medio plazo, su impacto en los principales sectores será completamente disruptivo.

En este terreno, compañías como IBM, Google o Microsoft se han aventurado a construir sus propias computadoras cuánticas mientras que multinacionales como ATOS están apostando también por el desarrollo de simuladores y software cuántico, que permita a empresas de todos los sectores extraer el máximo partido de esta tecnología.

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Precisamente en ATOS, hemos tenido la oportunidad de hablar con Jose Camacho, que es HPC & Quantum Director de ATOS Iberia. Camacho nos cuenta el impacto que se espera que tenga esta tecnología en los próximos años, qué posición están jugando las empresas europeas en este terreno y qué proyectos tienen en marcha.

[MCPRO] Atos ha sido reconocido por la consultora Technology Business Research como líder en el desarrollo de la computación cuántica en Europa. ¿De qué forma focaliza la compañía sus esfuerzos en este campo?

[José Camacho] La computación cuántica promete avances considerables en ámbitos estratégicos para nuestra sociedad, como la salud, la química, las finanzas y la lucha contra el calentamiento global y la descarbonización. Ante estos grandes retos socioeconómicos, es esencial establecer asociaciones público-privadas y fomentar la cooperación entre gobiernos, investigadores académicos, usuarios y empresas privadas. La Estrategia de Atos se centra en cuatro áreas.

Por un lado, el desarrollo de simuladores y aceleradores NISQ integrados en plataformas híbridas de computación de alto rendimiento: aprovechando el QLM de Atos y su experiencia en computación de alto rendimiento, Atos se ha fijado el objetivo de proporcionar un acelerador cuántico conectado a un superordenador ya en 2023. Por otra parte, la innovación en la computación cuántica no se refiere únicamente al hardware, sino también al software. Esta es la dirección que está tomando Atos con la plataforma de simulación cuántica y desarrollo de software Atos QLM.

  • Criptografía poscuántica: Atos ya está trabajando en la integración de algoritmos post-cuánticos en sus equipos de ciberseguridad. Su trabajo en este ámbito acelerará aún más los desarrollos necesarios para preparar las implementaciones de hardware de los futuros estándares post-cuánticos.
  • Cooperación internacional: Atos ha hecho del trabajo en cooperación con los futuros usuarios industriales una prioridad de su programa Atos Quantum. El Grupo participa en varios proyectos académicos. Paralelamente, nuestra experiencia y el Atos QLM contribuyen a varios programas europeos, entre ellos el proyecto NEASQC (NExt ApplicationS of Quantum Computing).
  • Evaluación comparativa: la rápida y continua aparición de nuevas tecnologías y enfoques de programación cuántica es esencial para el desarrollo del sector, pero también una fuente de complejidad para las organizaciones que desean invertir. En 2020, Atos desarrolló Q-score, la primera métrica universal fiable, objetiva y justa para simplificar la relación entre usuarios y proveedores de tecnología.

[MCPRO] Una de las principales dificultades a las que se enfrenta la computación cuántica es que su margen de error sigue siendo muy grande. ¿En qué momento pensáis que tendrá la suficiente «potencia» como para que sea tan fiable como la computación digital?

[José Camacho] Encontrar respuestas a problemas que han preocupado a la ciencia y a la sociedad durante años en un periodo de tiempo gestionable, desbloquear capacidades de computación sin precedentes para empresas de todo tipo… esas son las promesas de la computación cuántica.

Aunque la base teórica sobre la que se desarrolla la computación cuántica es correcta, uno de los problemas para desarrollar ordenadores cuánticos con mayor capacidad de computación es el de la corrección de errores en los qubits actuales.

La disponibilidad de sistemas libres de errores, bien por la disposición de qbits “robustos”, bien por la aplicación de medidas correctoras del “ruido cuántico” es objeto de importantes esfuerzos investigadores y, si bien es arriesgado hacer predicciones, podríamos situar la llegada de ordenadores cuánticos “tolerantes a fallos“(FTQC ) en la primera mitad de la próxima década de este siglo.

Aunque el nivel de qubits que garantizarán una computación cuántica totalmente tolerante a fallos pueda parecer que está todavía muy lejos de alcanzarse, existen casos de uso práctico para los dispositivos NISQ (Noise Intermediate-Scale Quantum) que empiezan a estar ya disponibles. La computación NISQ puede aportar importantes ventajas a la hora de ejecutar determinadas aplicaciones, lo que supondrá un revulsivo para la aplicación práctica de la computación cuántica.

[MCPRO] ¿Tiene una oportunidad Europa con la computación cuántica? ¿Qué tiene que hacer para no quedar relegada frente a países como Estados Unidos o China? ¿Abogáis por una estrategia unificada a nivel de UE?

[José Camacho] El desarrollo de capacidades cuánticas (computación, comunicación, sensórica y simulación) es objeto de una carrera entre las grandes potencias para conseguir la máxima ventaja sobre el resto. Los planes de I+D conocidos y auspiciados, de una u otra forma, por los gobiernos de las principales potencias económicas del mundo así lo atestiguan (Israel acaba de anunciar su propio Plan de Investigación Cuántica dotado con 60 millones de dólares).

En este contexto, la UE está jugando un papel de dinamizador tanto de los diferentes planes nacionales de sus miembros, como de sus propios planes de I+D. Sin su papel dinamizador, coordinador y favorecedor de las importantes inversiones necesarias a realizar sería muy difícil competir contra los colosos económicos de forma individual; si bien cada país puede optar por especializarse en el desarrollo de aquellas capacidades en las que, por su experiencia previa o interés futuro, más le convengan.

Las cifras manejadas varían en función de la fuente consultada y pueden estar conveniente manipuladas por los respectivos gobiernos; pero en todos los casos se observa que, pese al esfuerzo inversor realizado por la UE, seguimos a la zaga de los programas cuánticos de Estados Unidos y China tanto en esfuerzo inversor como en patentes registradas.

Atos, empresa de unas profundas raíces europeas, participa de forma muy activa en este tipo de iniciativas paneuropeas, de las que el «Quantum Flagship» del programa H2020 de la UE es el más importante. Quantum Flagship es una iniciativa a gran escala financiada con 1.000 millones de euros en un plazo de 10 años.

[MCPRO] Una de las áreas en las que os habéis especializado es en el del desarrollo de software «agnóstico» para este tipo de máquinas. ¿En qué tipo de proyectos estáis trabajando?

[José Camacho] El QLM de Atos es una plataforma de simulación cuántica que consta de un entorno de programación universal y accesible, módulos de optimización para adaptar el código a las limitaciones del hardware cuántico objetivo y simuladores que permiten a los usuarios probar sus algoritmos y visualizar los resultados de sus cálculos. Esto permite una simulación realista de las unidades de procesamiento cuántico existentes y futuras, que sufren de ruido cuántico, decoherencia cuántica y sesgos de fabricación. De este modo, se pueden identificar y evitar los cuellos de botella en el rendimiento. En él se puede simular hasta 41 qubits, en un único servidor físico.

El Atos QLM reúne la programación cuántica universal (AQASM, Atos Quantum Assembly Language, lenguaje cuántico híbrido basado en Python), que permite a los programadores desarrollar sus propios algoritmos en cualquier marco de programación cuántica sin necesidad de esperar a que las máquinas cuánticas estén disponibles físicamente.

Además, Atos lidera el comité industrial de Nasniq con el grupo «Quantronic», del Departamento de Física del Estado Condensado (SPEC, CEA-CNRS, París- Saclay), que es pionero en el conocimiento y control de la información cuántica; este grupo fundó el llamado circuito de caja de pares de Cooper que ha dado lugar a los bits cuánticos superconductores que se utilizan hoy en día.

Este comité abordará varios retos relacionados con software cuántico para qubits híbridos: Atos aportará su experiencia en software y algoritmos cuánticos, así como en simulación numérica, para el desarrollo de nuevo software relevante para qubits con espín nuclear.

Proyectos ATOS

[MCPRO] Compañías como IBM, Google, Microsoft… o han puesto en marcha o quieren construir sus propios ordenadores cuánticos. ¿Qué hay de ATOS? ¿Es algo que os planteáis de cara al futuro?

[José Camacho] Atos no participa en la carrera de creación de su propio ordenador cuántico.
Nuestra experiencia contrastada en High Performance Computing (HPC) nos permite afirmar que la Supercomputación clásica no desaparecerá, sino que se verá reforzada con la aparición de los computadores cuánticos.

En ese sentido orientamos nuestros esfuerzos investigadores bien hacia el reforzamiento de la capacidad de simulación de nuestro simulador QLM mediante la incorporación de GPUs, que multiplican por más de doce la velocidad de cálculo, bien hacia el desarrollo de un acelerador cuántico compatible con las plataformas HPC más avanzadas.

[MCPRO] ¿Es el cloud computing la mejor forma que tienen y van a tener las empresas de acceder a las posibilidades que ofrece la computación cuántica? Si es así, ¿qué papel queréis jugar vosotros?

[José Camacho] El modelo de aproximación de Atos al mercado de la simulación cuántica se basa en nuestro simulador cuántico Atos QLM que se define como un “appliance” instalable en las dependencias de nuestros clientes.

Este modelo “on premise” permite disponer de todas las capacidades de simulación permanente a disposición del propietario, con un Coste Total de la Propiedad (TCO) reducido y absolutamente controlado, así como con un absoluto control sobre aspectos tales como la seguridad y confidencialidad de los algoritmos probados.

No obstante, Atos colabora con algunos de sus clientes que sí ofrecen un servicio de QLaaS a partir de un simulador Atos QLM; proporcionando un servicio “as-a- service” para las organizaciones que quieran aprender y experimentar con la computación cuántica. Destacan, en esta área el Science and Technology Facilities Council (STFC)-Hartree Centre en UK y XOFIA en Estados Unidos. La gran experiencia de Atos en la prestación de servicios HPCaaS nos permite aportar nuestras herramientas y nuestro conocimiento en este campo.

[MCPRO] ¿Habéis detectado ya en Europa clientes y empresas que se hayan interesado por las posibilidades y los casos de uso que ofrece esta tecnología? ¿Cuáles creéis que son los más prometedores?

[José Camacho] El impacto de la computación cuántica afectará a todo el tejido empresarial en mayor o menor medida y nadie podrá quedarse fuera de las nuevas ventajas y oportunidades que traerá consigo; hacerlo significará, sencillamente, la desaparición: cuando la infraestructura cuántica esté finalmente lista, estas empresas pioneras estarán mucho más avanzadas en su camino hacia la implementación y la ventaja competitiva que proporcionará la cuántica serán tan grandes que las organizaciones que no tengan esta ventaja se encontrarán en clara desventaja.

Aunque la adopción general de la computación cuántica por el mundo de los negocios se enfrenta, aún, a varios obstáculos significativos (las tecnologías de apoyo, los conocimientos de codificación y el desarrollo de algoritmos, los esfuerzos de colaboración en I+D y, por supuesto, el talento humano) estamos asistiendo a una mayor toma en consideración de la tecnología cuántica como un elemento que supondrá un auténtico cambio disruptivo en la forma de entender el mundo de los negocios.

Clasificar los casos de uso por su “promesa” de resultados sería reduccionista por cuanto todos ellos son, en principio, igualmente prometedores. Si lo hacemos por su nivel de disponibilidad (readiness) sí podríamos situar a los sectores de Química-Pharma, Financiero y “High Tech” como los primeros que podrían obtener resultados tangibles a sus actuales esfuerzos investigadores. La creciente participación de empresas en consorcios investigadores y el lanzamiento de “Pruebas de Concepto” así lo atestiguan.

Periodista tecnológico con más de una década de experiencia en el sector. Editor de MuyComputerPro y coordinador de MuySeguridad, la publicación de seguridad informática de referencia.

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