El "superordenador" de El Entrego: el Centro de Nanotecnología revoluciona la computación cuántica con un proyecto para combinarla con la Inteligencia Artificial

Cuando el pasado verano el Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología (CINN) con base en el edificio TIC de El Entrego anunciaba el proyecto para construir el primer ordenador cuántico hecho en España, el director del CINN, Adolfo Fernández, señalaba que "el ordenador es muy importante pero mucho más importante aún es la tecnología que vamos a desarrollar para construirlo”. El tiempo ha dejado claro que es así porque desde El Entrego (San Martín del Rey Aurelio) se lidera un proyecto nacional que revolucionará la computación cuántica al combinarla con la inteligencia artificial. La investigación servirá para construir una plataforma avanzada donde el hardware (el ordenador) y los algoritmos trabajen juntos para resolver problemas complejos del mundo real de manera más eficiente que los ordenadores clásicos. Entre las aplicaciones que se estudiarán en un futuro la química cuántica, la distribución de antenas de telecomunicaciones, o la estabilidad de la red eléctrica.

El hardware, ese ordenador que se construye en plena cuenca del Nalón, está basado en átomos de Rydberg, un tipo de átomo altamente excitado -es decir, con un mayor nivel de energía que otros- que se presenta como una plataforma prometedora para el desarrollo de la computación cuántica.

“La revolución de las tecnologías cuánticas pasa por el uso de la inteligencia artificial y el ‘machine learning’ para su desarrollo y avance”, explican desde el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), que lidera el proyecto a través del CINN, centro participado por el CSIC, la Universidad de Oviedo y el Principado, y que cuenta con la participación del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) y el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA, CSIC - Unizar).

Dos millones de euros

Este proyecto, titulado “Aprendizaje Automático en Simulaciones Cuánticas con átomos de Rydberg” y financiado con casi dos millones de euros por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, “combina la computación cuántica con la inteligencia artificial para construir una plataforma avanzada donde el hardware y los algoritmos trabajen juntos para resolver problemas complejos del mundo real de manera más eficiente que los ordenadores clásicos”, explica Miguel Pruneda, investigador del CSIC en el CINN y coordinador del proyecto. El hardware está basado en átomos de Rydberg, un tipo de átomo altamente excitado (es decir, con un mayor nivel de energía que otros) que se presenta como una plataforma prometedora para el desarrollo de la computación cuántica. "Sabemos que esta clase de átomos de Rydberg tienen propiedades únicas que les hacen ser muy buenos candidatos para una computación cuántica escalable, ya que combinan interacciones fuertes entre ellos con largos tiempos de coherencia", explica Sigmund Kohler, investigador en el ICMM-CSIC y líder de uno de los paquetes de trabajo. El reto con esta clase de matrices radica en cómo controlar estos átomos. "Y esto es algo que podemos abordar gracias a la inteligencia artificial y el machine learning", añade Yue Ban, también investigadora en el ICMM-CSIC.

Una investigación disruptiva

Los expertos detallan que este proyecto supone una "investigación disruptiva" que usa la inteligencia artificial para el control y la interpretación de sistemas cuánticos basados en átomos de Rydberg, que a su vez pueden resolver problemas de optimización complejos usando algoritmos cuánticos: "Este proyecto tiene el potencial de revolucionar tanto el diseño experimental como la comprensión teórica de fenómenos cuánticos complejos", añade Jesús Carrete, investigador del CSIC en el INMA (CSIC-Unizar). Otro aspecto interesante de la propuesta de estos tres centros del CSIC junto con el Computer Vision Center (CVC, de Cataluña) es el enfoque multidisciplinar que combina la innovación experimental con el avance computacional. De este modo, el proyecto se presenta como “una serie de nodos interconectados a través de los cuales se optimizarán los procedimientos experimentales por los que se calibran los sistemas para los experimentos a la vez que se mejorará la fidelidad y escalabilidad de las simulaciones computacionales mientras se diseñan nuevos algoritmos cuánticos que, a su vez, estarán específicamente optimizados para la plataforma experimental”. Finalmente, también explorarán el uso de estos métodos en otros campos de aplicación, como la química cuántica, la distribución de antenas de telecomunicaciones, o la estabilidad de la red eléctrica. "En conjunto, el estudio sinérgico entre el software y el hardware cuántico contribuirá a la creación de soluciones robusta que serán también útiles en otras áreas de conocimiento”, concluyen desde el CSIC.

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