Europa y España en la carrera cuántica: cómo abrirse paso ante la colosal apuesta de China y Estados Unidos

Hace ya más de 30 años, un tal Richard Feynman planteaba los principios de la mecánica y la electrodinámica cuántica. En aquel momento, sus ideas se entendieron inmediatamente como una gran revolución en la física y en la comunidad científica en su conjunto.

Sin embargo, pocos podían imaginar que estaríamos hablando de estos conceptos de manera tan frecuente y omnipresente hoy en día. Un fenómeno que tiene su máxima expresión en el particular despertar vivido por la computación cuántica.

Un breve recordatorio antes de entrar en materia. Cuando hablamos de computación cuántica, nos referimos a aquellos ordenadores en que se incorporan los distintos estados de los fotones o electrones (las partículas esenciales que se usan en lugar de chips) dentro de un equipo que funcionara con precisión.

Sundar Pichai, CEO de Google, y Daniel Sank junto al ordenador cuántico de la compañía.

Dicho de otro modo: estamos ante máquinas que funcionan por superposición (esto es, cuando dos cúbits -la unidad de medida en este nuevo mundo, el equivalente hiperdesarrollado del bit convencional- presentan los dos valores de forma simultánea, multiplicando su capacidad de procesamiento) y entrelazamiento (de modo que dos o más cúbits estén conectados entre sí).

"La computación cuántica nos dará el poder de llevar a cabo cálculos mucho mayores", explica a D+I Ignacio Cirac, considerado el padre mismo de la computación cuántica y eterno candidato al premio Nobel. "Muchos de los casos de uso de los supercomputadores actuales serán también los de los computadores cuánticos: ciencia, materiales, biomedicina... Pero también otros relacionados con la optimización o el análisis de grandes volúmenes de datos".

Potencial en explosión

Gracias a estos computadores cuánticos, podremos abordar temas complejos que hasta ahora eran imposibles de resolver. Por ejemplo, podremos hacer simulaciones más rápidas y precisas de nuevos materiales o medicamentos, de cientos de años a apenas horas. También veremos ordenadores que podrán ellos solos analizar el riesgo de sus clientes en milésimas de segundo. 

Y con estas aspiraciones de semejante tamaño, no es de extrañar que se anticipe un mercado milmillonario en estas lides.

Según un informe de Research and Markets, este año se destinarán nada menos que 7.720 millones de euros a tecnologías de computación cuántica. Y, para 2026, la cifra ascenderá a los 26.450 millones. 

En la misma línea, IDC predice que alrededor del 7% de las grandes compañías a escala mundial ya dedica al menos un 17% de su presupuesto anual de Tecnología a la partida cuántica; porcentaje que llegará al 19% de cara a 2023.

La carrera cuántica

Cuando hay tanto dinero en juego, no debería sorprendernos que haya cientos de compañías y gobiernos interesados en liderar la carrera cuántica. 

IBM, Google, Intel, Alibaba, Tencent, D-Wave y Rigetti fueron los primeros nombres que se lanzaron a la arena de la computación cuántica con sus equipos (después de las universidades y centros como el Max Planck europeo). 

IBM anunció su primer ordenador cuántico en 2016, con apenas 5 cúbits. Un año después, hizo lo propio con uno de 16 cúbits, seguido seis meses después por otro de 20 cúbits de capacidad. En aquel 2018, su mejor computador cuántico universal (esto es, diseñado con un propósito general) tenía 50 cúbits.

Un prototipo de ordenador cuántico.

Posteriormente se han conseguido grandes logros. No hay más que recordar la declaración de la supremacía cuántica por parte de Google y su equipo de 54 cúbits, capaz de resolver en 200 segundos una tarea que le hubiera requerido 10.000 años al superordenador más potente del mundo.

Pero resulta llamativa la escasa evolución en el número de cúbits. Máxime cuando IBM sigue prometiendo un escalado brutal de esta cifra: 127 cúbits para este 2021, 433 para 2022 y más de 1.000 para 2023.

Inmanuel Bloch e Ignacio Cirac, en la Fundación Ramón Areces, durante una entrevista con D+I.

Desde la comunidad científica, la expectación es mucho más comedida. Al respecto, el mayor genio español de este campo, Ignacio Cirac reconoce que "por un lado, estoy muy contento de que la industria haya empezado a mostrar interés por esta área, porque esto impulsa su desarrollo. Pero tengo que admitir que, por otro lado, estoy preocupado por los mensajes que están transmitiendo las empresas, de que esto va a llegar mañana... Están creando esperanzas cuando hay que ser más precavidos".

El rol de Europa

Eso en cuanto al nivel de madurez que encontramos en la acera de las empresas privadas pero, ¿qué ocurre con la dispersión geográfica de las tecnologías cuánticas? ¿En qué países se está viendo un mayor despertar de este paradigma?

La respuesta, volviendo al informe de Research and Markets que hemos citado anteriormente es clara: Estados Unidos, China, Japón y Alemania están a la cabeza en estas lides.

Hasta aquí el diagnóstico no alberga sorpresa alguna. Estados Unidos cuenta incluso con una Iniciativa Cuántica a nivel nacional, con rango de ley aprobada por el Congreso de EEUU y firmada por el propio Donald Trump, con la que se comprometió una inversión de 1.200 millones de dólares en el desarrollo de tecnologías cuánticas a lo largo de la próxima década. De ellos, 625 millones se dedicarán a cinco centros de investigación especializados en todo el país, que a su vez recibirán financiación adicional por valor de otros 340 millones de empresas y universidades.

Por su parte, la computación cuántica era uno de los puntos estrella en el decimotercer plan quinquenal de la República Popular de China. Pero la cosa no se quedó solo en palabras: en 2017, el gobierno comunista anunció la construcción de un laboratorio especializado por valor de 10.000 millones de dólares. Mientras, compañías como Alibaba daban vida a sus propias instalaciones con las que lanzar un ordenador cuántico de uso general con 100 cúbits para el año 2030.

El ordenador cuántico que ha desarrollado Google.

Por el contrario, Europa se encuentra en un escalón claramente inferior y con una marcada desigualdad según el país que consideremos. A pesar de ser la cuna científica de muchas de las técnicas y premisas de las tecnologías cuánticas, en el Viejo Continente no hemos conseguido materializar ese conocimiento en desarrollos susceptibles de llegar al mercado en un medio plazo. De hecho, la timidez presupuestaria en comparación con nuestros contrincantes es la bandera de nuestra estrategia: 1.000 millones de euros anunciados en 2018 para la próxima década a través del Quantum Technology Flasghip.

Es cierto que esa cantidad ha sido aumentada en paralelo por algunos países (Alemania añadió más de 2.500 millones de euros de su propia cosecha) y que las tecnologías cuánticas figuran en el Plan de Recuperación tras la covid-19, con lo que recibirá financiación adicional. Pero el punto de partida es más lejano, carecemos de un gigante que canalice esa innovación al mercado y las exigencias de inversión se presuponen mucho mayores a lo que está actualmente comprometido.

De hecho, algunos de los grandes hitos en computación cuántica de Europa han sido protagonizados... por empresas estadounidenses. No hace falta más que recordar el bombo y platillo con que la canciller Angela Merkel celebraba la instalación del primer gran computador cuántico comercial en Alemania, en el Instituto Fraunhofer-Gesellschaft de Ehningen. Un equipo puntero, que permitirá a la comunidad de investigadores germanos seguir progresando en la arena cuántica, pero cuya tecnología pertenece ni más ni menos que a IBM.

¿Y qué pasa con España?

Si buscan a España en esta reedición de la carrera espacial, pero con lo cuántico como nueva frontera, no sigan haciéndolo. A pesar de contar con grandísimos ingenieros y físicos especializados en la materia, muchos de ellos trabajando actualmente fuera de nuestras fronteras, el rol de nuestro país en el ecosistema global de lo cuántico es prácticamente testimonial.

Heike Riel, directora de Ciencia y Tecnología de IBM Research Europe, junto a un ordenador cuántico de la casa

Apenas algunos proyectos del CSIC -en colaboración con colosos extranjeros ya mencionados- y universidades españolas logran plantar cara en aplicaciones muy específicas de la computación cuántica. Es el caso por ejemplo de las spinoff Quside o Multiverse Computing, dedicadas a la criptografía o las finanzas.

En 2020 conocimos la primera apuesta patria por la computación cuántica de amplio espectro en nuestro país: el Qilimanjaro Quantum Tech, una spinoff del Barcelona Supercomputing Centre, IFAE y la Universidad de Barcelona. Eso sí, mientras que las compañías chinas y norteamericanas cuentan sus partidas de I+D por miles de millones, Qilimanjaro nació con apenas tres millones de euros en preventas y una participación en un proyecto del programa europeo H2020.

De nuevo, la computación cuántica figura explícitamente tanto en la Agenda Digital 2025 y en el Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia. Se espera que parte de ese 30% de los fondos europeos destinados a digitalización acaben en terrenos ligados a este tema, aunque hoy por hoy se desconoce la cuantía o el uso específico de ese dinero. Un dinero que quizás sea la última oportunidad de que España -y Europa- se suban al tren de la revolución cuántica.