Un prototipo para la computación cuántica

El Centro de Supercomputación de Castilla y León tiene entre sus misiones la promoción de las tecnologías informáticas y de las comunicaciones como herramientas para la competitividad de las empresas y como catalizador de los desarrollos científicos.

La aplicación de las tecnologías cuánticas a las tecnologías informáticas y de las comunicaciones está suponiendo una revolución en estos campos y desde Scayle se promueven, en colaboración con diferentes administraciones y entidades, varios proyectos que permiten preparar a las empresas e instituciones de Castilla y León para ese futuro. Los proyectos que actualmente están en desarrollo se centran en la simulación de la computación cuántica y el desarrollo de un prototipo de intercambio cuántico de contraseñas sobre fibra óptica.

La informática cuántica consiste en utilizar uno de los principios de la mecánica cuántica para resolver algunos problemas que hoy son inabordables, incluso por supercomputadores como Caléndula.

El principio fundamental de la mecánica cuántica que usan estos computadores es el de superposición, que simplificadamente quiere decir que un cúbit, el equivalente cuántico del bit, puede tener a la vez el valor cero y el uno. Mientras que un bit tradicional, o bien es uno, o bien es cero.

Esto que parece poco interesante, hace que algunos cálculos, por ejemplo, la búsqueda de un número en una secuencia muy larga de números, es decir, saber si está o no está en esa lista, se pueda hacer de forma muy rápida en un ordenador cuántico, incluso en un solo paso, mientras que un ordenador tradicional tiene que ir recorriendo la lista de números, uno a uno y comprobando si el número es el que se busca o no. Los ordenadores cuánticos actualmente son experimentales, con muy pocos cúbits, y muchos problemas de ruido porque requieren instalaciones muy complejas de refrigeración, puesto que necesitan alcanzar casi el cero absoluto en algunas tecnologías.

Scayle, dentro del programa nacional Quantum-Spain y como parte de la Red Española de Supercomputación, pone a disposición de los investigadores y de las empresas sistemas que ‘emulan’ un ordenador cuántico en uno convencional, para permitir que los programadores empiecen a familiarizarse con el desarrollo de software que haga uso de estos computadores cuánticos. En estos emuladores no se obtiene la ventaja cuántica, porque no tienen cúbits, pero sí se pueden probar los algoritmos que permitirán probarlos.

En Scayle, en un proyecto conjunto con las Universidades de Burgos, Valladolid y Salamanca se está desarrollando el proyecto Q-Cayle, cofinanciado por la Junta y el Ministerio de Ciencia e Innovación para establecer en León un piloto demostrador de sistemas cuánticos de intercambio de claves permitirán. Para ello se desplegará una fibra específica entre Scayle y el Incibe que permitirá a las empresas, en particular las pymes que tienen más difícil el acceso a estas tecnologías, adaptar sus productos, su software a estas nuevas tecnologías.

Dentro de este proyecto, y financiado por Incibe a través del proceso de compra pública innovadora, se está desarrollando un prototipo (Cindirella-QKD) de sistema de registro informático basado en blockchain que hará uso de esta pionera infraestructura de QKD.

Poner un sistema de QKD a disposición del ecosistema de empresas informáticas y de comunicaciones de Castilla y León, y de España en general, es una de las apuestas más importantes de Scayle en su papel de catalizador, aportando una ventaja competitiva al sector.

Finalmente, dentro del proyecto Cindirella-QKD está también previsto el uso de los emuladores cuánticos antes para verificar que los sistemas de cifrado que usarán esas claves intercambiadas. El cifrado poscuántico es otro problema donde un centro de supercomputación como Scayle puede aportar mucho a la sociedad.