“La cuántica es una gran apuesta europea: tenemos el conocimiento y los medios”

La primera vez que entrevistamos a Alba Cervera Lierta (Barcelona, 1991), fue a mediados de 2018. En aquel momento, estaba completando su doctorado en información cuántica y acababa de ser elegida como una de las ganadoras de los IBM Q Awards, en los que competían científicos de todo el mundo para avanzar en computación cuántica.

Desde entonces han pasado muchas cosas, entre ellas, una estancia de un par de años en Toronto (Canadá) para realizar un postdoctorado en este campo. En 2021 regresó a España y, como relata a SINC, lo hizo “en el momento adecuado y en el lugar adecuado” para asumir la coordinación de Quantum Spain, un proyecto estatal para desplegar una infraestructura pública y crear un ecosistema alrededor de esta tecnología emergente, financiado con fondos de recuperación y liderado por ella desde el Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS).

Cuéntanos un poco los hitos de tu carrera desde nuestra entrevista en 2018.

Han pasado muchas cosas. Terminé el doctorado en 2019 y me surgió la oportunidad de hacer un postdoctorado en la Universidad de Toronto, donde estuve un par de años. La pandemia me pilló allí, aunque afortunadamente no me afectó demasiado, ni en lo personal ni en lo profesional.

En Toronto trabajé en nuevos algoritmos NISQ [Noisy Intermediate Scale Quantum], que aún no tienen corrección de errores

Allí trabajé en un gran grupo de investigación que estaba centrado en aplicaciones de inteligencia artificial para química, aunque mi área fue la computación cuántica. Nos dedicábamos a mejorar y proponer nuevos algoritmos, especialmente para los ordenadores cuánticos actuales, conocidos como NISQ [Noisy Intermediate Scale Quantum], que aún no tienen corrección de errores.

Me especialicé en este tipo de algoritmos dentro del grupo de Alan Aspuru-Guzik, donde también publicamos una review sobre algoritmos cuánticos a corto plazo, es el artículo del que más citas tengo porque al ser una revisión ha sido utilizado por mucha gente.

Trabajé también con cúbits de tres niveles (qutrits) en los ordenadores superconductores cuánticos de IBM, lo que me permitió profundizar en la física de estos dispositivos. Y participé en proyectos que combinaban IA y computación cuántica. Fue una etapa muy productiva.

Investigué también con cúbits de tres niveles en los ordenadores superconductores cuánticos de IBM, lo que me permitió profundizar en la física de estos dispositivos. Y en proyectos que combinaban IA y la cuántica

¿Cuál fue la razón por la que decidiste regresar a España?

En 2021 estaba buscando la manera de volver por motivos personales, ya que mi pareja estaba aquí. Justo a mi regreso, se lanzó Quantum Spain, una gran iniciativa impulsada por la Secretaría de Estado de Digitalización e Inteligencia Artificial para crear una infraestructura pública de computación cuántica, financiada con fondos de recuperación y con la coordinación del BSC.

Yo tenía –y tengo– experiencia en computación cuántica a corto plazo [algoritmos NISC]. Además, había sido una de las primeras usuarias de ordenadores cuánticos en la nube, gracias a lo cual conocía muy bien el estado del arte. Como estaba disponible, encajé en el perfil que necesitaban para coordinarlo.

¡Eso se llama estar en el sitio adecuado en el momento adecuado!

Sí, fue genial. Empecé en octubre de ese año, justo cuando se publicó Quantum Spain en el BOE. Al principio me dediqué a escribir y definir todo el proyecto, que cuenta con un presupuesto de 22 millones de euros y en el que participa la Red Española de Supercomputación, además de universidades y centros de investigación de toda España y expertos en algoritmia cuántica. Durante estos años he trabajado casi al 100 % en sacar adelante esta iniciativa, que ya suma 27 instituciones participantes.

¿Qué ha supuesto para ti haber logrado una ayuda Ramón y Cajal?

La solicité en 2023 y me la concedieron. Esta es la vía de estabilización para investigadores en España. Estoy muy contenta porque soy bastante joven para haberla conseguido, no me lo esperaba. Como he tenido un hijo, que pronto cumplirá un año, esto me da seguridad.

Los ordenadores cuánticos han dejado de ser solo experimentos y ya son máquinas operativas que se instalan fuera de los laboratorios. En Quantum Spain hemos adquirido uno, que estamos integrando en MareNostrum 5

Sigo coordinando Quantum Spain, pero ahora también he retomado tareas más centradas en investigación. También me he involucrado a escala estratégica, tanto en el BSC como en España y en Europa. Los ordenadores cuánticos están dejando de ser solo experimentos y empiezan a ser máquinas operativas que se instalan fuera de los laboratorios.

De hecho, en Quantum Spain hemos adquirido uno, que ya está operativo y que estamos integrando en el superordenador MareNostrum5 del BSC. Con operativo me refiero que está disponible para todos los usuarios interesados, a través de la Red Española de Supercomputación.

Por otro lado, esperamos a finales de año instalar el ordenador cuántico europeo de EuroHPC, que también se integrará en el MareNostrum 5.

El ordenador de Quantum Spain se ha instalado dentro de la partición MareNostrum 5 Ona del supercomputador. / Mario Ejarque (BSC)

¿Este es el ordenador de Quantum Spain que ya está en el BSC? ¿Tiene nombre?

No tiene un nombre propio, pero forma parte de nuestro supercomputador, dentro de la partición llamada MareNostrum 5 Ona. Para nosotros, igual que en los demás proyectos europeos, el ordenador cuántico es una partición más del supercomputador, como pueden ser las de CPU o GPU.

Actualmente, en MareNostrum 5 Ona tenemos el sistema de Quantum Spain, que consiste en dos nodos: uno con 5 cúbits y otro con 10 cúbits. Cada seis meses se actualizarán: pasaremos a 20 y 35 cúbits, respectivamente. Aunque físicamente hay dos máquinas, las consideramos un único ordenador cuántico por su funcionamiento redundante.

Actualmente, en MareNostrum 5 tenemos el sistema de Quantum Spain, que consiste en dos nodos: uno con 5 cúbits y otro con 10 cúbits. Cada seis meses se actualizarán: pasaremos a 20 y 35 cúbits, respectivamente

¿Quién se ha encargado de construirlo?

Fue adjudicado mediante concurso público a una UTE [Unión Temporal de Empresas] formada por Quilimanjaro Quantum Tech – una spin off de la Universidad de Barcelona, el BSC y del Instituto de Física de Altas Energías– y a la multinacional española GMV.

¿El ordenador cuántico de EuroHPC también se integrará en la partición MareNostrum 5 Ona? ¿En qué se diferencia del de Quantum Spain?

Sí, este segundo ordenador irá también en la MareNostrum 5 Ona. El de Quantum Spain es de tecnología de cúbits superconductores y de tipo digital. Esto significa que se programa igual que los de IBM y los de Google con puertas lógicas cuánticas.

El europeo funcionará también con cúbits superconductores, pero será de tipo analógico, una tecnología cuántica llamada quantum annealer [que no utiliza puertas lógicas y resuelve problemas de optimización buscando el estado de mínima energía del sistema]. Este segundo ordenador estará cofinanciado por el Gobierno de España y EuroHPC.

El ordenador de Quantum Spain es digital, como los de IBM o Google; el de EuroHPC,k que también estará en el BSC, será analógico, basado en la tecnología quantum annealing

Por ello, la mitad del acceso es para la Red Española de Supercomputación y la otra mitad estará gestionada por EuroHPC.

Quiero remarcar que uno de los pilares de Quantum Spain es formar a los técnicos de la Red Española de Supercomputación en computación cuántica para crear un ecosistema local y apoyar a los futuros usuarios. Además, disponemos de emuladores cuánticos para simular estos sistemas a gran escala.

Parece que hay una apuesta clara de Europa y de España también por no quedarse atrás en cuántica y más en momentos como este.

Desde luego, en Europa hay una apuesta decidida por no depender de terceros en tecnologías estratégicas, incluidas las cuánticas. Tras años de retraso en áreas como el desarrollo de chips o la IA, la cuántica se considera un ámbito donde todavía estamos a tiempo de estar entre los líderes, gracias al talento existente. De hecho, dos europeos: Anton Zeilinger y Alan Aspect ganaron el Nobel de Física en 2022 por su trabajo pionero en entrelazamiento cuántico. 

En Europa, tras años de retraso en áreas como el desarrollo de chips o la IA, la cuántica se considera un ámbito donde todavía estamos a tiempo de estar entre los líderes, gracias al talento existente

¿Cuáles son los retos actuales de la cuántica?

Hay que seguir mejorando la tecnología, escalar los sistemas y buscar aplicaciones reales. Pero igual de importante es fortalecer los ecosistemas de investigación y colaboración. La computación cuántica sale de la física, pero ahora necesita a muchos otros perfiles, especialmente ingenieros. Y hace falta que las empresas también se impliquen, que empiecen a trabajar desde ya en trasladar prototipos de laboratorio a productos reales, aunque aún estemos en una fase muy temprana.

La cuántica necesita ingenieros y empresas que trasladen los prototipos al mundo real. No basta con avances tecnológicos, hay que fortalecer el ecosistema

¿Qué te parecen los últimos avances en este ámbito de gigantes como Microsoft, Google o IBM?

Creo que van en la buena dirección. Google está avanzando muy bien en corrección cuántica de errores, que es crucial. IBM tiene varias líneas en paralelo y la que está desarrollando más es escalar los chips y tener más y más cúbits, algo igualmente importante. Con el anuncio de Microsoft, estamos un poco a la espera porque han apostado por una tecnología muy diferente, un chip cuántico basado en fermiones de Majorana [según la empresa podría reducir drásticamente los errores y acelerar la llegada de ordenadores cuánticos comerciales]. Sin embargo, aún tiene que demostrar que es posible físicamente. Desde luego, si lo consiguiera, no solo será un premio Nobel de física, sino que se resolvería todo el tema de la corrección cuántica de errores.

Microsoft ha apostado por una tecnología muy distinta, pero aún tiene que demostrar que es posible físicamente. Si lo consiguiera, no solo sería un premio Nobel de Física, sino que se resolvería todo el tema de la corrección cuántica de errores

Has comentado que os centráis bastante en aplicaciones de inteligencia artificial. ¿Cómo puede la computación cuántica mejorar la IA?

Eso es justo lo que estamos investigando. Hay dos grandes líneas: una de ellas, usa la IA clásica para mejorar el diseño de ordenadores cuánticos. La otra, que es en la que yo trabajo más, busca crear modelos de IA nuevos usando computación cuántica. En vez de redes neuronales clásicas, planteamos versiones con efectos cuánticos, como el entrelazamiento, que creemos que podrían ayudarnos a entender mejor ciertos tipos de datos, sobre todo los que vienen de fenómenos cuánticos, como experimentos para diseñar nuevos materiales. Así perderíamos menos información en el proceso.

También pensamos que, como los algoritmos cuánticos manejan muy bien estructuras matemáticas complejas, si conseguimos traducir los problemas de IA a ese lenguaje, podríamos ganar ventaja. Y otro punto interesante es la eficiencia energética: aunque un ordenador cuántico no sea siempre más rápido, sí podría consumir menos energía en algunos cálculos, lo que ya sería un beneficio enorme.

En inteligencia artificial, la línea en la que estoy trabajando es en crear modelos de IA nuevos usando computación cuántica

Por lo que comentas, parece que España tiene un papel relevante en computación cuántica en Europa. ¿Es así?

Yo diría que estamos bien situados. La Red Española de Supercomputación fue pionera y sirvió de modelo para la creación de EuroHPC. Y aunque no somos el único país con ordenador cuántico en Europa, estamos entre los primeros: junto con Francia, Italia, Alemania, Polonia y República Checa.

Hace un par de semanas, el Gobierno presentó la Estrategia de Tecnologías Cuánticas, así que es un momento importante. Aun así, todavía podemos hacer más, sobre todo, en impulsar la transferencia tecnológica y fomentar que las empresas experimenten con cuántica.

El Gobierno acaba de lanzar la Estrategia de Tecnologías Cuánticas. Aun así, todavía podemos hacer más, sobre todo, en impulsar la transferencia tecnológica y fomentar que las empresas experimenten con cuántica

Por último, ¿cómo te ves tú misma en otros siete años?

Es difícil de predecir. Hace seis o siete años no me habría imaginado que estaría coordinando un proyecto de 22 millones de euros e instalando un ordenador cuántico en el BSC. Creo que el futuro nos va a seguir sorprendiendo. Si todo continúa progresando así, seguiré trabajando en el desarrollo de algoritmos cuánticos, pero ya en un contexto de ordenadores tolerantes a fallos, con corrección de errores, que es el gran salto que esperamos.

Los que estamos en este ámbito ahora contaremos nuestras batallitas de cuando teníamos que exprimir al máximo unos pocos cúbits [risas], mientras que los nuevos investigadores trabajarán con miles de cúbits. Espero que para entonces tengamos prototipos sólidos y algunas aplicaciones realistas, sobre todo en ciencia básica, que permitan entender mejor las propiedades de la materia, diseñar nuevos materiales, optimizar procesos físicos complejos…

En unos años, contáremos nuestras batallitas de cuando exprimíamos unos pocos cúbits, mientras los nuevos investigadores trabajarán con miles

Quizá todavía no en nuestro día a día, pero sí con un impacto claro en campos como la física, la ciencia de materiales o incluso la química. Y también veo una integración mucho más fluida entre ordenadores cuánticos y superordenadores clásicos, con aplicaciones híbridas que aprovechen lo mejor de ambos mundos. Soy optimista, igual me equivoco en los plazos, pero estoy convencida de que el cambio llegará.