En la UPC, m\u00e1s de un centenar de investigadores e investigadoras trabajan en el desarrollo de soluciones innovadoras en este campo<\/p>\n
La tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica est\u00e1 presente en nuestro d\u00eda a d\u00eda, con aplicaciones como el GPS, que se basa en los relojes at\u00f3micos, el l\u00e1ser o los transistores presentes en los dispositivos electr\u00f3nicos. Ahora, la cu\u00e1ntica est\u00e1 inmersa en una segunda revoluci\u00f3n que supondr\u00e1 un cambio de paradigma, con computadores m\u00e1s potentes, comunicaciones m\u00e1s r\u00e1pidas y seguras, o sistemas criptogr\u00e1ficos indescifrables. Pero tambi\u00e9n implicar\u00e1 avances para una movilidad m\u00e1s sostenible y eficiente, el dise\u00f1o de nuevos f\u00e1rmacos o mejoras en la diagnosis m\u00e9dica, entre otros. Y es que las tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas abarcan una amplia gama de aplicaciones y disciplinas para desarrollar nuevos dispositivos, sistemas y protocolos, basados en los principios de la f\u00edsica subat\u00f3mica, un mundo en que el comportamiento de la materia es radicalmente diferente y que abre oportunidades ilimitadas.<\/p>\n
La mec\u00e1nica cu\u00e1ntica es la rama de la f\u00edsica que describe el comportamiento de las part\u00edculas en escala at\u00f3mica y subat\u00f3mica. Supone una manera radicalmente nueva de interpretar la naturaleza a partir de nuevos principios y conceptos, como por ejemplo la superposici\u00f3n<\/strong> \u2013la simultaneidad de estados f\u00edsicos de los sistemas cu\u00e1nticos\u2013 o el entrelazamiento<\/strong> \u2013la correlaci\u00f3n entre dos o m\u00e1s sistemas cu\u00e1nticos, de forma que el estado de una part\u00edcula puede afectar instant\u00e1neamente el estado de la otra.<\/p>\n En el mundo cu\u00e1ntico, la unidad b\u00e1sica de informaci\u00f3n es el qbit<\/strong>. Mientras que en la computaci\u00f3n cl\u00e1sica la unidad b\u00e1sica es el bit, que puede representar un 0 o un 1, en computaci\u00f3n cu\u00e1ntica el qbit puede representar tanto 0 como 1 simult\u00e1neamente\u2013.<\/p>\n Las tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas est\u00e1n en fase de desarrollo a escala global, con un mercado que multiplicar\u00e1 por 10 su tama\u00f1o los pr\u00f3ximos a\u00f1os hasta llegar a los 125.000 millones de d\u00f3lares el 2030, seg\u00fan datos de la Generalitat de Catalunya.<\/p>\n En este contexto, la Universitat Polit\u00e8cnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC)<\/strong> se sit\u00faa como uno de los agentes clave, tanto por los avances en varias l\u00edneas en que trabajan los grupos de investigaci\u00f3n de la Universidad como por las innovaciones que est\u00e1n desarrollando otros centros de referencia vinculados. As\u00ed mismo, la colaboraci\u00f3n con otros centros de investigaci\u00f3n y las sinergias con empresas nacionales e internacionales son esenciales para avanzar en el desarrollo de las tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas.<\/p>\n En la UPC, m\u00e1s de un centenar de investigadores e investigadoras de nueve grupos de investigaci\u00f3n trabajan en el desarrollo de estas tecnolog\u00edas.<\/strong> Adem\u00e1s, la Universidad cuenta con dos centros espec\u00edficos de investigaci\u00f3n en este campo: el Intelligent Data Science and Artificial Intelligence Research Center (IDEAI-UPC)<\/a> y el Centro de Comunicaciones Avanzadas de Banda Ancha (CCABA).<\/a><\/p>\n La implantaci\u00f3n de los ordenadores cu\u00e1nticos ser\u00e1 una de las grandes novedades de esta nueva era. Actualmente, est\u00e1 clara la ventaja que supondr\u00e1 la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, la cuesti\u00f3n es cu\u00e1ndo se conseguir\u00e1. Y cuando se consiga, esta tecnolog\u00eda tendr\u00e1 un impacto transversal en cualquier \u00e1rea de la sociedad<\/strong>. A d\u00eda de hoy ya hay prototipos experimentales creados por empresas como Google o IBM, pero todav\u00eda con una capacidad de c\u00e1lculo limitada, lejos del potencial que este tipo de tecnolog\u00eda proporcionar\u00e1 en un futuro.<\/p>\n La principal ventaja de estos ordenadores ser\u00e1 la capacidad de resolver problemas extremadamente complejos en un tiempo exponencialmente menor que los ordenadores actuales<\/strong>, mediante el uso de fen\u00f3menos cu\u00e1nticos para ejecutar operaciones. Pero esta tecnolog\u00eda todav\u00eda presenta retos importantes, relacionados con la interconexi\u00f3n de los datos, la implantaci\u00f3n de sistemas a gran escala o en t\u00e9rminos de seguridad.<\/p>\n En cuanto a la interconexi\u00f3n de los datos, el aumento exponencial del volumen y la variabilidad de las transferencias de datos en los procesadores requerir\u00e1n de sistemas de comunicaci\u00f3n r\u00e1pidos y vers\u00e1tiles, que no presenten las limitaciones actuales. En este contexto, en el proyecto Redes inal\u00e1mbricas dentro de sistemas inform\u00e1ticos de nueva generaci\u00f3n (WINC)<\/a>, coordinado por el grupo de investigaci\u00f3n Sistemas de Comunicaciones y Arquitecturas de Banda ancha (CBA)<\/a>, se ensaya y valida la integraci\u00f3n de nano-redes inal\u00e1mbrica entre chips de un procesador inform\u00e1tico<\/strong>. Al plantear una comunicaci\u00f3n completamente diferente a la de los conectores entre chips convencionales, se abre la puerta al dise\u00f1o de arquitecturas de computadores radicalmente nuevas<\/strong>, incluyendo nuevos y m\u00e1s potentes procesadores cu\u00e1nticos en relaci\u00f3n con los prototipos actuales. Con estas tecnolog\u00edas se aumentar\u00e1 al menos diez veces la velocidad, la eficiencia y la escalabilidad de los sistemas inform\u00e1ticos<\/strong>. Esta es la semilla de una nueva generaci\u00f3n de procesadores, que fomentar\u00e1 el progreso en el campo de la computaci\u00f3n durante las pr\u00f3ximas d\u00e9cadas. El investigador Sergi Abadal Cavall\u00e9<\/a> cuenta con una ayuda Starting Grant del European Research Council (ERC) para llevar a cabo el proyecto (ver informaci\u00f3n<\/a>).<\/p>\n Otro de los desaf\u00edos de esta tecnolog\u00eda es la escalabilidad<\/strong>. Para conseguir computadores cu\u00e1nticos capaces de abordar cualquier problema del mundo real, es necesario escalar estos sistemas en miles o incluso millones de qubits (unidad b\u00e1sica de informaci\u00f3n en el mundo cu\u00e1ntico). En este reto trabaja el consorcio internacional QUADRATURE, del cual forma parte el IDEAI-UPC. En el proyecto Arquitecturas cu\u00e1nticas multi chip escalables por un paquete de red cu\u00e1ntica inal\u00e1mbrica criog\u00e9nica\/coherente (QUADRATURE)<\/a> se explora la viabilidad de sistemas de computaci\u00f3n cu\u00e1ntica de gran escala, apuntando a un ordenador de un mill\u00f3n de qubits, mediante arquitecturas distribuidas de m\u00faltiples n\u00facleos procesadores, acoplados y coordinados mediante redes de comunicaci\u00f3n cu\u00e1nticas y cl\u00e1sicas. Ordenadores que son adecuados para resolver problemas de dise\u00f1o y de modelado mediante inteligencia artificial<\/strong>, centrales en \u00e1reas como la qu\u00edmica, la biol\u00f3gica computacional, la farmacolog\u00eda o los sistemas de telecomunicaci\u00f3n.<\/p>\n La mayor capacidad de resolver retos complejos que tendr\u00e1n los ordenadores cu\u00e1nticos comportar\u00e1 tambi\u00e9n riesgos de seguridad<\/strong>, puesto que los algoritmos criptogr\u00e1ficos actuales quedar\u00e1n totalmente obsoletos. En este sentido, hay que desarrollar nuevos algoritmos capaces de resistir las amenazas que representan los ordenadores cu\u00e1nticos y preservar la confidencialidad de la informaci\u00f3n. Este es el objetivo del proyecto Criptosistemas biom\u00e9tricos para tecnolog\u00edas postcu\u00e1nticas (COTTON)<\/a>, liderado por el Departamento de Ingenier\u00eda Electr\u00f3nica<\/a>. Se centra en el desarrollo de sistemas de identificaci\u00f3n biom\u00e9tricos robustos y resistentes a partir de algoritmos criptogr\u00e1ficos<\/strong> que permitan, entre otros, transmitir informaci\u00f3n confidencial de manera segura, proteger las bases de datos que contengan informaci\u00f3n personal o usar de forma segura aplicativos de banca electr\u00f3nica. Una soluci\u00f3n que combina la biometr\u00eda y la criptograf\u00eda postcu\u00e1ntica (algoritmos criptogr\u00e1ficos resistentes a los ataques cu\u00e1nticos).<\/p>\n Uno de los \u00e1mbitos en que la cu\u00e1ntica tendr\u00e1 un mayor impacto es el de las comunicaciones. En esta \u00e1rea, el proyecto Redes \u00c1giles Seguras de Ultra Baja Energ\u00eda (ALLEGRO)<\/a>, liderado por el grupo de investigaci\u00f3n en Comunicaciones \u00d3pticas<\/a>, desarrolla una soluci\u00f3n innovadora de red \u00f3ptica para redes m\u00f3viles m\u00e1s all\u00e1 de 5G y 6G<\/strong>. La tecnolog\u00eda modificar\u00e1 las redes \u00f3pticas, allanando el camino para futuros adelantos de red m\u00f3vil. Esto permitir\u00e1 aumentar significativamente las capacidades de transmisi\u00f3n, reducir los costes de consumo de energ\u00eda y mejorar la seguridad de los datos. Aprovechar\u00e1 los interruptores \u00f3pticos integrados fot\u00f3nicos transparentes y eficientes desde el punto de vista energ\u00e9tico, las medidas avanzadas de seguridad de datos, los transceptores innovadores, las tecnolog\u00edas multibanda y multi-fibra, y un sistema de gesti\u00f3n de inteligencia artificial para mejorar el funcionamiento de la red.<\/p>\n En esta misma l\u00ednea, el proyecto Investigaci\u00f3n en futuras redes totalmente optimizadas mediante inteligencia artificial (TRAINER-A), liderado por el Departamento de Arquitectura de Computadores<\/a>, tiene como objetivo aplicar t\u00e9cnicas de inteligencia artificial y aprendizaje autom\u00e1tico<\/strong> para mejorar la<\/strong> gesti\u00f3n y el rendimiento de las redes m\u00e1s all\u00e1 del 5G y el 6G.<\/strong> En el proyecto se busca dise\u00f1ar y validar una infraestructura para el despliegue completo de redes, estudiando tambi\u00e9n la influencia de la tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica en dos direcciones. Por un lado, la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica puede acelerar la transici\u00f3n hacia las exigentes redes 6G. Por otra banda, una red 6G preparada para la era cu\u00e1ntica necesita distribuir qubits entrelazados entre diferentes nodos de la red, cosa que requerir\u00e1 de herramientas de orquestaci\u00f3n y aprovisionamiento como las que se desarrollan en este proyecto.<\/p>\n Este nuevo escenario que plantea la conexi\u00f3n 6G dar\u00e1 forma a una nueva generaci\u00f3n de redes y servidores, un ecosistema digital en que las personas interactuaremos con robots, asistentes virtuales, coches aut\u00f3nomos o servicios de salud basados en el Internet de las cosas (IoT). Abordar los desaf\u00edos tecnol\u00f3gicos de esta nueva<\/strong> era es la finalidad del proyecto Tecnolog\u00edas de comunicaci\u00f3n, codificaci\u00f3n y procesamiento para redes cl\u00e1sicas-quantum de pr\u00f3xima generaci\u00f3n (MADDIE)\u2019<\/a>, coordinado por el Departamento de Teor\u00eda de la Se\u00f1al y Comunicaciones<\/a>. Para conseguirlo, se usar\u00e1n t\u00e9cnicas avanzadas de codificaci\u00f3n cl\u00e1sica y cu\u00e1ntica, as\u00ed como comunicaciones y procesamiento de se\u00f1ales que tendr\u00e1n un papel clave para dar respuesta a los retos que plantea este nuevo escenario. En concreto, se trabaja en el dise\u00f1o de algoritmos de codificaci\u00f3n y criptogr\u00e1ficos por aplicaciones basadas en IoT y se exploran tecnolog\u00edas inal\u00e1mbrica innovadoras. De este modo se contribuir\u00e1 al desarrollo tecnol\u00f3gico que permita incorporar dispositivos con capacidad de procesamiento de informaci\u00f3n cu\u00e1ntica para mejorar las redes de telecomunicaci\u00f3n<\/strong> de forma eficiente y segura.<\/p>\n La simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica es otro de los \u00e1mbitos de aplicaci\u00f3n de las tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas, que permitir\u00e1 resolver problemas de optimizaci\u00f3n como los que se presentan en log\u00edstica, modelos financieros complejos, gesti\u00f3n de riesgos, dise\u00f1o de nuevos materiales o machine learning<\/em>. Esta tecnolog\u00eda dar\u00e1 paso al desarrollo de aplicaciones tecnol\u00f3gicas revolucionarias como esc\u00e1neres y sensores de resonancia magn\u00e9tica de alta resoluci\u00f3n, microprocesadores de baja potencia o c\u00e9lulas solares ultraeficientes<\/strong>.<\/p>\n En el proyecto Estudio cuantitativo de gases, l\u00edquidos y s\u00f3lidos a bajas temperaturas (SOQUGAL), el Barcelona Quantum Monte Carlo<\/a>, que forma parte del grupo de investigaci\u00f3n Condensed, Complex and Quantum Matter Group (CCQM)<\/a>, realiza simulaciones cu\u00e1nticas de materia cu\u00e1ntica ultrafr\u00eda. El objetivo es desarrollar t\u00e9cnicas num\u00e9ricas y anal\u00edticas para abordar las propiedades din\u00e1micas y temperatura finita de l\u00edquidos, gases de un componente o de mezclas multicomponente. El conocimiento derivado de esta investigaci\u00f3n fundamental abre la puerta al desarrollo de materiales con propiedades radicalmente nuevas<\/strong> (como superconductores altamente eficientes y superficies fotovoltaicas) y tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas de \u00faltima generaci\u00f3n<\/strong> (como sensores extremadamente sensibles) de aceleraci\u00f3n, presi\u00f3n, campos magn\u00e9ticos y temperatura, u ordenadores cu\u00e1nticos escalables y sin decoherencia<\/strong> (es decir, sin perder el entrelazamiento, su efecto cu\u00e1ntico).<\/p>\n La cu\u00e1ntica supone un cambio de paradigma y en este sentido se han puesto en marcha iniciativas de gran alcance como QuantumCAT, el nuevo hub de tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas de Catalu\u00f1a que lidera el Instituto de Ciencias Fot\u00f3nicas (ICFO) \u2013instituto universitario de investigaci\u00f3n adscrito a la UPC\u2013. Este hub desarrolla acciones en las \u00e1reas de la comunicaci\u00f3n y la ciberseguridad, la computaci\u00f3n y la simulaci\u00f3n, la inteligencia artificial y la metrolog\u00eda. El grupo en Procesamiento de la Se\u00f1al y Comunicaciones (SPCOM) y el grupo CCQM forman parte de este hub, que promueve proyectos de transferencia tecnol\u00f3gica e innovaci\u00f3n con un impacto industrial y social a corto y medio plazo.<\/p>\n Asimismo, la UPC participa junto con el ICFO, el Barcelona Supercomputing Center \u2013 Centro Nacional de Supercomputaci\u00f3n (BSC-CNS) y otras entidades, en la Catalonia Quantum Academy (CQA). Esta iniciativa de nueva creaci\u00f3n nace con la finalidad de coordinar esfuerzos y aprovechar la experiencia en este campo para reforzar la formaci\u00f3n y el desarrollo profesional en el \u00e1mbito de la ciencia y las tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" En la UPC, m\u00e1s de un centenar de investigadores e investigadoras trabajan en el desarrollo de soluciones innovadoras en este campo La tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica est\u00e1 presente en nuestro d\u00eda a d\u00eda, con aplicaciones como el GPS, que se basa en los relojes at\u00f3micos, el l\u00e1ser o los transistores presentes en los dispositivos electr\u00f3nicos. 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Retos de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica<\/h2>\n
Hacia la comunicaci\u00f3n del futuro<\/h2>\n
Simulaci\u00f3n cu\u00e1ntica para resolver retos complejos<\/h2>\n
Transferencia a la sociedad<\/h2>\n