«La pregunta no es cuándo sino quién en computación cuántica»

Alba Cervera tiene 26 años, es de Barcelona y, hace un par de meses, se convirtió en la única española en ganar un premio internacional sobre computación cuántica en el marco de los IBM Q Awards. Se trata de un certamen compuesto por cuatro categorías (no todas están cerradas aún) en torno a la plataforma cloud IBM Quantum Experience y en la que han participado jóvenes científicos de todo el planeta.

A pesar de su juventud y de que estamos hablando de una ciencia que no está al alcance de cualquiera, Alba ha sabido convencer al jurado con un proyecto enmarcado en la categoría «Teach Me QISKit Award» y dotado con 1.000 dólares. El premio sería para quien presentara el mejor tutorial personal interactivo (dentro del entorno de trabajo interactivo Jupyter Notebooks) para explicar un tema específico relacionado con la computación cuántica, utilizando QISKit (kit de desarrollo especial) y la plataforma IBM Q Experience.

Lo cierto es que el currículum de Alba es impresionante: graduada en Física por la Universidad de Barcelona (UB) realizó un máster en Astrofísica, Física de Partículas y Cosmología en este mismo centro y ahora está realizando el doctorado en el Centro Nacional de Supercomputación de Barcelona (BSC). Hace unas semanas vino a Madrid a explicar su proyecto, la importancia que va a tener (y ya está teniendo) la computación cuántica en diferentes aspectos de la sociedad y cuáles son sus planes de futuro.

Solo le falta un año para finalizar el doctorado, después de presentar la tesis y tras tres años centrada «de lleno» en el mundo de la computación cuántica, asistida por un profesor de la carrera que le introdujo el «gusanillo» de esta disciplina con solo una asignatura.

Según IBM, el futuro de la computación pasa por la computación cuántica, una afirmación que refrenda Alba. «La computación que tenemos hasta ahora tiene ciertos límites y es que las máquinas no son lo suficientemente grandes para poder procesar el cálculo que se necesita para cosas más sofisticadas».

Tanto la mecánica como la computación cuánticas «introducen otro método de cálculo, permitiendo que esos problemas que eran demasiado grandes o complejos para ser afrontados por las máquinas normales, sean tratados de una manera eficiente, de manera que podamos llegar a una solución y no tengamos que esperar a que el ordenador termine los cálculos, dentro de ‘un siglo'».

Cuando Alba habla de «problemas» se refiere a los de tipo matemático muy complejos, donde entra en juego la denominada «factorización«. Para que todos nos enteremos, la joven científica pone un ejemplo: «Si yo te doy el número 15 y te pregunto qué operación matemática da como resultado esta cifra, tú puedes decir que multiplicando 5 por 3; si te doy el 21, pues 7 por 3…. pero si te doy número gigante, es muy difícil llegar a una solución«.

Aplicaciones del mundo cuántico

Lo cierto es que procesar números muy largos escapa totalmente de la mente humana, por lo que los ordenadores cuánticos son capaces de utilizar el algoritmo de la factorización para resolver estas operaciones, cuyas aplicaciones prácticas nos resultarán a todos conocidas. Por ejemplo, es importante en el mundo de la seguridad IT, ya que «se utiliza para la encriptación de sistemas».

«Un ordenador cuántico tiene un algoritmo denominado de Shor que te permite factorizar ese número gigantesco en un tiempo muy razonable. Mientras un ordenador normal tardaría siglos, uno cuántico tardaría minutos. Esto pone en duda toda la criptografía desarrollada hasta ahora y lo que se plantea es, o bien cambiamos la que tenemos, o bien hacemos una desde el principio que sea cuántica».

Otro gran campo de aplicación de lo cuántico sería en la química, entendida como la ciencia que estudia la estructura, la composición y las propiedades de la materia. «El mundo cuántico tiene muchas similitudes con el mundo microscópico y simularlo es muy difícil con un ordenador normal. La idea inicial de lo cuántico fue tratar de dejar que la naturaleza nos mostrara cómo son las cosas pequeñas y microscópicas, como son las moléculas».

«Si logramos entender bien las propiedades de las moléculas usando la cuántica podremos modificarlas a nuestro antojo, saber qué compuestos son mejores que otros en todo tipo de aplicaciones: materiales de construcción, fármacos, etc…». En definitiva, «si entendemos el mundo cuántico podremos entender todo lo que hay encima de él».

El proyecto premiado

El reto al que se enfrentaba Alba para optar a uno de los premios de IBM era el de desarrollar un tutorial, utilizando el sistema de IBM para programar el ordenador cuántico pero, además, que explicara y resolviera un problema concreto a través de esta herramienta. «Yo presenté la simulación de un modelo muy conocido en física, denominado Ising, de los años 20 que está muy estudiado. Lo interesante de este modelo es que presenta una transición de fase cuántica, un fenómeno muy curioso y diferente de las transiciones de fases que podemos conocer nosotros».

«Una transición de fase es, por ejemplo, el agua cuando se evapora»

Lo cierto es que ya existía un algoritmo desarrollado por otros científicos, pero era totalmente teórico, esto significa que permite hacer la simulación del mismo en un ordenador cuántico. «Lo que he hecho yo es coger ese algoritmo y lo he implantado con la plataforma de IBM, explicando cómo lo he hecho y añadiendo unas mediciones sobre el modelo, observando la transición de fases y la evolución en el tiempo del mismo».

Este estudio es algo más que un proyecto con el que conseguir un reconocimiento internacional, se trata de los primeros pasos en el campo de la investigación, un área de especial interés para Alba y donde le gustaría seguir. «Cuando termine mi doctorado me gustaría ir al extranjero pero, simplemente, porque está bien viajar y conocer otros lugares para aprender cómo se trabaja en otros países».

Después, la científica quiere volver a España e «implementar lo que haya aprendido en otros países», alimentando con conocimientos el recién nacido grupo de computación cuántica que ha fundado junto a otros universitarios de la UB, con perfiles «tanto teóricos como experimentales» y que se unen al pequeño ecosistema de científicos en la materia que hay en lugares como Madrid o el País Vasco.

Alba finaliza la entrevista con una frase que le gusta mucho y que copia de su profesor: «La pregunta no es el cuándo sino quién (quién va a hacer eso y si tú quieres hacerlo o no). Nosotros claramente sí que queremos y la computación cuántica es una tecnología tan puntera, por qué no vamos a desarrollarla».

¡Claro que sí, Alba, esa es la actitud!