Hasta la fecha, sólo se han utilizado soluciones de proximidad para asignar a los aviones la puerta adecuada. Un proyecto de investigación de Hamburgo quiere cambiar esto.
El Instituto de Física Cuántica (IQP) de la Universidad de Hamburgo y el proveedor de servicios de TI Lufthansa Industry Solutions están desarrollando conjuntamente algoritmos cuánticos que ayudarán a optimizar el manejo en los aeropuertos. El objetivo de la cooperación es resolver el llamado «problema de asignación de puertas» para los operadores aeroportuarios de todo el mundo.
El «problema del viajante» nos resulta familiar en las clases de matemáticas: cuantas más estaciones se visitan, más difícil resulta encontrar la ruta comercial óptima. Debido al crecimiento exponencial de las rutas disponibles, el problema es mucho más complejo de lo que parece a primera vista. El mismo principio se esconde detrás del “problema de asignación de puertas”, en el que los aviones que llegan deben ser dirigidos a una puerta libre para su procesamiento.
El siguiente cálculo ilustra las dimensiones: “Con cinco puertas posibles y un avión, sólo hay cinco asignaciones posibles. En este caso, la gestión del vuelo lo tiene fácil. Con cinco puertas y dos aviones, son posibles 25 variantes. Sin embargo, los aeropuertos son generalmente más grandes. Con 15 puertas y 10 aviones, hay más de 570 mil millones de posibilidades”, explica Joseph Doetsch, director de Computación Cuántica en Lufthansa Industry Solutions (LHIND).
Los ordenadores clásicos alcanzarían rápidamente sus límites debido a la gran cantidad de informática necesaria, continuó Doetsch. Por razones de tiempo y eficiencia, la mejor asignación posible es de gran importancia tanto para los pasajeros como para las compañías aéreas. “Los algoritmos anteriores para problemas de optimización combinatoria escalan muy mal, de modo que el tiempo de cálculo aumenta desproporcionadamente con el tamaño del problema. Esto hace que las soluciones en tiempo real sean imposibles para muchas aplicaciones industriales prácticas, incluso para supercomputadoras. En cambio, desde una perspectiva matemática, hasta ahora sólo se han utilizado soluciones aproximadas”, añade el profesor Dieter Jaksch, físico cuántico de la Universidad de Hamburgo.
Mayor escalabilidad
Para resolver el problema mejor que antes, la Universidad de Hamburgo y Lufthansa Industry Solutions han iniciado un proyecto de cooperación. “Estamos trabajando en un algoritmo cuántico que sea escalable y tenga en cuenta todas las condiciones límite realistas en los aeropuertos. Esto nos convertiría en los primeros en el mundo en no utilizar en la práctica ordenadores convencionales para el ‘problema de asignación de puertas’, sino ordenadores cuánticos, que deberían ser mucho más adecuados para esta tarea”, afirma Jaksch.
Dado que el software cuántico se adapta específicamente a la respectiva arquitectura de computadora cuántica, también se debe tener en cuenta el desarrollo del hardware. “Nuestra solución de asignación de puertas ya está disponible y los aeropuertos pueden utilizarla para la planificación y el control en tiempo real. Actualmente se basa en ordenadores clásicos y se espera que se mejore aún más en los próximos años mediante el uso de ordenadores cuánticos. Nos beneficiamos de la gran reserva de talentos de la ciudad y de la fuerte cultura de apoyo en Hamburgo”, afirma Doetsch.
El proyecto está financiado durante un período de tres años en el marco de la Iniciativa de Computación Cuántica del Banco de Inversión y Desarrollo de Hamburgo (IFB). El objetivo es construir, consolidar y fortalecer Hamburgo como un lugar de computación cuántica. La Universidad de Hamburgo y la Universidad Técnica de Hamburgo ya colaboran en el proyecto “Escuela de Computación Cuántica de Hamburgo”, financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMBF).NetMedia, Alemania.EMG. Traducido al español
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