Cómo técnica del proyecto QuantumSpain en el Centro de Supercomputación de Galicia (Cesga), Marta Losada explica las principales líneas de trabajo de su equipo.
Marta Losada Estévez es graduada en Física por la Universidad de Santiago de Compostela (USC). Realizó sus prácticas curriculares y Trabajo de Fin de Grado (TFG) en el Centro de Supercomputación de Galicia (Cesga). Posteriormente, decidió cursar el Máster en Ciencia y Tecnologías de Información Cuántica (MQIST) y presentarse al proyecto Quantum Spain del Cesga, del cual forma parte desde hace más de un año.
Dada su formación y trayectoria, decidimos conversar con ella para que explique algunas de las líneas de trabajo que está desarrollando el Cesga dentro del proyecto QuantumSpain y, más concretamente, su emulador de computación cuántica distribuida: CUNQA.
¿Qué es CUNQA?
CUNQA es un emulador de computación cuántica distribuida (DQC) que está diseñado para sistemas High Performance Computing (HPC), como en nuestro caso es el FinisterraeIII. Cuando decimos que CUNQA es un emulador, nos referimos a que nos permite emular arquitecturas de DQC. Esto implica crear e interactuar con unidades de procesamiento cuánticas (QPUs) virtuales que son, en sí, simuladores. En esencia, CUNQA nos prepara para cuando dispongamos de un sistema con acceso a muchas QPUs reales. Estas arquitecturas de DQC pueden presentar los siguientes esquemas:
- Un primero en el que no hay comunicaciones entre QPUs.
- Un segundo en el cual se pueden realizar comunicaciones clásicas, es decir, transmitir bits resultantes de medidas.
- Un último esquema de comunicaciones cuánticas, que supone el mayor reto de simulación. Permite simular operaciones cuánticas entre QPUs diferentes.
¿Qué limitación viene a resolver la computación cuántica distribuida?
Los qubits (unidades básicas de información en cuántica) de las QPUs, debido a las limitaciones tecnológicas actuales, interactúan entre sí de forma indeseada y tienen baja coherencia. Esto implica que las QPUs de hoy en día presenten baja escalabilidad.
Cuando el problema a resolver exige un alto número de qubits, la computación cuántica distribuida pretende resolverlo dando uso de varias unidades con menos qubits de los requeridos. De este modo, se hace frente a los problemas mencionados mejorando el escalado.
¿Cómo se estructura la arquitectura de CUNQA?
Existen dos partes, la que despliega el sistema de computación cuántica distribuida y la que permite interactuar con él.
En cuanto al despliegue, cada QPU virtual es un proceso que tiene un servidor que se comunica con el exterior, actúa como la puerta de entrada y salida para la información de la QPU virtual. Por el otro lado, en la interfaz de interacción con las QPUs virtuales, el usuario dispone de un cliente que se encarga de la comunicación con el servidor de la QPU. Yo, como usuaria, le digo al cliente, “mándale esta tarea cuántica a esta QPU”, y este tiene toda la información a nivel informático para enviar el circuito a la QPU. Cuando el resultado acaba de ejecutarse, el servidor se lo traslada al cliente y este, a su vez, al usuario.
¿Qué diferencia a CUNQA de otras herramientas existentes en el campo?
Existen otras herramientas que trabajan para hacer interfaces que permiten interactuar con los sistemas cuánticos o emular las comunicaciones, pero CUNQA es el único que implementa esos tres esquemas de computación cuántica distribuida en entornos HPC.
¿Qué destacarías del trabajo que está desenvolviendo el Cesga?
Considero que el Cesga demuestra un gran compromiso con las tecnologías cuánticas. A nivel divulgativo se está trabajando en varias direcciones: se organizan hackathones, se imparten asignaturas en el MQIST, se realizan journal clubs en los que participan las universidades… Además, se colabora con distintas entidades y empresas como Bahía Software, Estrella Galicia, el CETAG, ITG, CiTIUS, las tres universidades gallegas, Gradiant… La actividad cuántica en Galicia está creciendo mucho gracias a la inversión de proyectos europeos y nacionales, cada vez se publica más, se atrae talento, nos damos a conocer y demostramos el potencial de nuestra región.
QUORUM es un proyecto subvencionado por el CDTI y financiado por la Unión Europea – NextGenerationEU. Los miembros de QUORUM son: Gradiant, Cesga, Fidesol, Fujitsu, GAIN, Itecam y QCentroid.
Sin embargo, los puntos de vista y las opiniones expresadas son únicamente los del autor o autores y no reflejan necesariamente los de la Unión Europea o la Comisión Europea. Ni la Unión Europea ni la Comisión Europea son responsables de ellas.
