La computación cuántica podría ser una de las grandes revoluciones tecnológicas de las próximas décadas. En EPFL, los científicos están a la vanguardia del aprovechamiento de las tecnologías cuánticas para abordar los problemas del mundo real, alineando sus esfuerzos con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU. Hace un siglo, se establecieron los fundamentos teóricos de la mecánica cuántica. En los 80’, los científicos se dieron cuenta de que la mecánica cuántica no solo era una descripción precisa de los fenómenos naturales, sino que también podía conducir a desarrollos tecnológicos revolucionarios, el más emocionante de los cuales es la computación cuántica. Aprovechando fenómenos inherentemente cuánticos como la superposición (propiedad que permite que los sistemas cuánticos actúen como si estuvieran en múltiples estados al mismo tiempo hasta que se midan) y el entrelazamiento (propiedad que permite el intercambio de información cuántica entre dos partículas a distancia), las computadoras cuánticas podrían resolver problemas computacionales que las computadoras clásicas no pueden. Esta ventaja permite el desarrollo de nuevos algoritmos para abordar problemas que de otro modo seguirían siendo inescrutables. Todos los casos de uso en los que trabajamos aplican métodos y herramientas de computación cuántica al medio ambiente, los alimentos, el transporte, la energía y la medicina en los países en desarrollo.Vincenzo Savona, Director Académico del Centro EPFL para Ciencia e Ingeniería Cuántica La computación cuántica todavía está en sus albores, y hay muchos desafíos aún por resolver antes de que sea práctica. Una de las principales áreas de investigación tiene como objetivo diseñar nuevos dispositivos cuánticos o mejorar los existentes, para mejorar el rendimiento y el tamaño de las computadoras cuánticas. Los científicos también buscan mitigar y corregir los errores cuánticos, ya que evitan que el sistema retenga sus propiedades cuánticas, interrumpiendo cómo funcionan las computadoras cuánticas y haciéndolas poco prácticas. Otra área de enfoque es la creación de nuevos algoritmos cuánticos que puedan resolver “problemas de ” del mundo real. Los investigadores de EPFL ya están apuntando a algunos problemas del mundo real con proyectos pioneros para desarrollar aplicaciones de computación cuántica que aborden los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la ONU. “Todos los casos de uso en los que trabajamos aplican métodos y herramientas de computación cuántica al medio ambiente, los alimentos, el transporte, la energía y la medicina en los países en desarrollo,” explica Vincenzo Savona, Profesor Asociado en el Laboratorio de Física Teórica de Nanosistemas (LTPN) y Director Académico de la Centro EPFL para Ciencia e Ingeniería Cuántica (QSE). Estos casos de uso representan un esfuerzo de colaboración que reúne a la academia, las empresas privadas y los formuladores de políticas. Ventajas cuánticas con objetivos específicos Aunque todavía estamos lejos de un despliegue completo de sistemas cuánticos, las capacidades de computación cuántica son potencialmente ventajosas en áreas específicas. Como propuso el físico Richard Feynman en la década de 1980, la simulación de sistemas de mecánica cuántica podría ser una de las aplicaciones más impactantes. “Con las computadoras cuánticas, podríamos simular átomos, moléculas y materiales, proporcionando una descripción más precisa de las propiedades de la materia, explica Savona. Por ejemplo, una comprensión más profunda de la estructura electrónica de la materia puede ayudar en el desarrollo de nuevas moléculas con aplicaciones en medicina y biología. La optimización de problemas complejos es otra área donde las computadoras cuánticas podrían tener una ventaja significativa, particularmente en áreas relacionadas con el medio ambiente, la industria, la logística, el transporte y la cadena de suministro. Por ejemplo, podrían ayudar a encontrar la ruta más eficiente para los camiones de reparto entre dos puntos, reduciendo el consumo de combustible y las emisiones. Las computadoras cuánticas también podrían permitir una mejor asignación de recursos médicos en el sistema de salud o ayudar a distribuir energía de manera eficiente a través de las redes eléctricas. Otro ejemplo práctico es la optimización de la estructura de los materiales, lo que lleva a propiedades mejoradas como la resistencia y la conductividad. “Estos son problemas que, en general, las computadoras clásicas no pueden abordar de manera eficiente,” dice Savona. La computación cuántica también abre perspectivas prometedoras cuando se combina con otras tecnologías como la IA. Los sistemas cuánticos, con su capacidad incomparable para manejar cálculos complejos, pueden capacitar a la IA para abordar problemas actualmente fuera del alcance de las computadoras clásicas. Se pueden usar para entrenar redes neuronales de manera más eficiente, dando a luz al floreciente campo del aprendizaje automático cuántico. A su vez, la IA y el aprendizaje automático se utilizan para simular las propiedades de los sistemas cuánticos complejos. La conexión entre la computación cuántica y la IA representa el paradigma futuro de la computación avanzada. Abordar los ODS concretos con la computación cuántica “Los ODS abarcan muchos objetivos ya centrales para nuestro trabajo en salud, educación, innovación y sostenibilidad ambiental, entre otros,” explica Marcel Salathé, codirector académico de la Centro de IA EPFL. “Gracias a la experiencia de EPFLF en IA y ciencias cuánticas, estamos apoyando directamente a ONG y organizaciones internacionales, ayudándoles a alcanzar sus objetivos A través de la asociación de QSE Centerpades con el Geneva Science and Diplomacy Anticipator (GESDA) y el Open Quantum Institute (OQI), organizado por el CERN, los investigadores de EPFL están explorando cómo las tecnologías cuánticas podrían abordar problemas específicos que afectan a los países en desarrollo y que son altamente relevantes para los ODS. Usted se sorprendería de lo mucho que los gobiernos locales apoyan estas iniciativas cuando ven que podemos introducir una solución que puede mejorar sus vidas.Savona Vincenzo Devis Tuia, Profesor Asociado de Laboratorio de Ciencia Computacional Ambiental y Observación de la Tierra en la EPFL, utiliza el aprendizaje automático y desarrolla herramientas para comprender el medio ambiente. Si bien las tecnologías cuánticas pueden ayudar a resolver problemas reales, enfatiza que la participación de la población local es fundamental. “Necesitamos codesarrollar tecnologías en colaboración con científicos locales y permitirles poseer sus datos y flujos de trabajo,” dice el investigador. “Te sorprendería lo mucho que los gobiernos locales apoyan estas iniciativas cuando ven que podemos introducir una solución que
