Carmen G. Almudéver es una investigadora destacada en el campo de la computación cuántica, con un doctorado en Ingeniería Electrónica por la Universidad Politécnica de Cataluña. Ha realizado importantes contribuciones al desarrollo de arquitecturas y software de computación cuántica, con experiencia en áreas clave como los lenguajes de programación y compiladores cuánticos, la corrección de errores cuánticos, la computación cuántica tolerante a fallos, el mapeo de algoritmos cuánticos y la exploración y diseño de arquitecturas cuánticas modulares escalables.
En febrero de 2021, se unió al Departamento de Informática de Sistemas y Computadores de la Universitat Politècnica de València (UPV) como investigadora distinguida en el marco del programa Beatriz Galindo, destinado a atraer talento investigador.
Actualmente es Profesora Titular en la UPV donde lidera el grupo de investigación en Arquitecturas de Computación Cuántica. Anteriormente, de 2014 a principios de 2021, fue profesora en el Departamento de Ingeniería Cuántica y Computación e Investigadora Principal (IP) en QuTech en la Delft University of Technology, donde empezó su carrera en computación cuántica. Durante este tiempo, trabajó en la definición e implementación de una arquitectura escalable para ordenadores cuánticos en colaboración con otros investigadores en QuTech y con Intel.
Dentro del proyecto Quantum Spain, el trabajo de Carmen G. Almudéver y su equipo se centra en el desarrollo de soluciones arquitecturales con una perspectiva ‘full-stack’, que permitan una ejecución más fiable y eficiente de los algoritmos cuánticos, tanto en los procesadores cuánticos actuales como en los que desarrollarán en los próximos años.
1- ¿Qué te atrajo inicialmente a la computación cuántica? ¿Hubo algún momento clave que marcó tu inicio en este campo?
Comenzar a trabajar en computación cuántica no fue una decisión planificada ni premeditada, sino más bien fruto de la casualidad. Al terminar mi doctorado en Ingeniería Electrónica en la UPC, surgió la oportunidad de realizar un posdoctorado en la Delft University of Technology, donde acababan de fundar QuTech, un centro de investigación dedicado a la computación y al internet cuántico. Aunque en ese momento no sabía demasiado sobre el campo, me pareció una oportunidad única y todo un reto, y a mí siempre me han motivado mucho los desafíos.
Debo reconocer que los comienzos fueron duros. Durante los primeros meses —incluso años— me dediqué casi exclusivamente a leer, estudiar y tratar de entender cómo podíamos contribuir a este campo desde la ingeniería, y más específicamente desde la informática. Hace once años, apenas existían trabajos que abordaran la computación cuántica desde esta perspectiva, así que nuestro primer paso fue trazar una hoja de ruta, una visión clara de hacia dónde queríamos ir y cómo hacerlo. No fue una tarea sencilla, pero sí apasionante. Y fue precisamente esa experiencia la que me hizo enamorarme de la computación cuántica.
2- ¿Qué es lo que más te apasiona de la investigación en computación cuántica?
Lo que más me apasiona de la investigación en computación cuántica es que aún queda mucho por descubrir y explorar, aspectos que en este momento ni siquiera podemos imaginar. Lo fascinante —y a veces también lo desafiante— de trabajar en computación cuántica es que todavía existen una gran cantidad y variedad de retos, tanto tecnológicos como científicos, por resolver. Además, se trata de un campo altamente interdisciplinario y multidisciplinario, que requiere la colaboración estrecha con investigadores de distintas áreas, como la física, las matemáticas o la ingeniería. Esto implica no solo trabajar en conjuntamente, sino también fomentar el entendimiento y el acercamiento entre disciplinas.
3- ¿Podrías describir en detalle en qué consiste la línea de investigación que lideras sobre arquitecturas de computación cuántica y sus desafíos de software y hardware?
Nuestra línea de investigación se centra en el desarrollo de sistemas ‘full-stack’ de computación cuántica; es decir, la definición y desarrollo de una serie de capas de software y hardware que conectan las aplicaciones y algoritmos cuánticos con los procesadores cuánticos. En particular, trabajamos en técnicas de compilación para la implementación eficiente de los algoritmos y circuitos cuánticos en dispositivos cuánticos. Estas técnicas consideran las limitaciones propias del hardware cuántico, como la conectividad restringida entre qubits y las elevadas tasas de error, y aplican diversas transformaciones al circuito para optimizar su ejecución.
Asimismo, investigamos la integración de protocolos de corrección de errores necesarios para lograr una computación tolerante a fallos y, por ende, fiable. También exploramos arquitecturas modulares multinúcleo para facilitar el escalado de los ordenadores cuánticos, donde múltiples procesadores cuánticos se interconectan mediante enlaces tanto cuánticos como clásicos.
En resumen, nuestro objetivo principal es proporcionar soluciones arquitecturales para la implementación óptima y eficiente de los algoritmos cuánticos en procesadores cuánticos actuales y futuros.
4- Desde tu perspectiva, ¿cuál es el obstáculo más significativo que debe superar la comunidad científica para avanzar en el desarrollo de la computación cuántica?
Uno de los principales desafíos a los que se enfrenta actualmente la comunidad científica en computación cuántica es el escalado. Para resolver problemas complejos con aplicaciones en el mundo real, los ordenadores cuánticos deben ser capaces de integrar miles, e incluso millones de qubits con una calidad suficiente, además de incorporar protocolos de corrección de errores. Esto implica no solo aumentar la cantidad de qubits en el chip y mejorar significativamente sus tasas de error, sino también escalar el resto de las capas del sistema, como los dispositivos de control o las técnicas de compilación, e incorporar nuevas funcionalidades a medida que crece la complejidad del sistema.
Solo si logramos desarrollar ordenadores cuánticos de gran escala y tolerantes a fallos podremos aprovechar plenamente el potencial computacional que estas máquinas pueden ofrecer.
5- ¿Cómo ves el estado actual de la investigación y desarrollo en computación cuántica en España? ¿Qué áreas crees que necesitan más atención o recursos?
Actualmente, en España existen numerosos y destacados grupos de investigación en computación cuántica, distribuidos entre centros de investigación, universidades e incluso empresas. Estos equipos abordan el campo desde diversas perspectivas: experimental o teórica, desde disciplinas como la física o la ingeniería, y tanto desde el desarrollo de hardware como desde las aplicaciones. En este sentido, podemos afirmar que atravesamos un buen momento en cuanto a la cantidad y calidad de los grupos dedicados no solo a la computación cuántica, sino también, en un sentido más amplio, a las tecnologías cuánticas. La masa crítica en este ámbito es cada vez mayor, y podríamos decir que vivimos un momento particularmente prometedor, impulsado en parte por la financiación pública, tanto a nivel nacional —como el proyecto Quantum Spain— como a nivel europeo. Por supuesto, siempre hay margen de mejora.
Confiamos en que la nueva Estrategia Nacional en Tecnologías Cuánticas contribuya a fortalecer el ecosistema cuántico en España, así como a consolidar los vínculos entre las distintas comunidades científicas, las entidades gubernamentales y el sector empresarial, que, en mi opinión, aún se encuentran algo fragmentadas.
6- ¿Qué consejo le darías a alguien que quiera iniciarse en el campo de la computación cuántica?
Mi consejo sería empezar con la mente bien abierta y con disposición para pensar «out of the box», ya que la computación cuántica es un paradigma completamente distinto al de la computación clásica. Ver este campo emergente con nuevos ojos y una perspectiva fresca puede marcar una gran diferencia a la hora de avanzar. También recomendaría aprovechar al máximo los numerosos recursos de divulgación y formación disponibles hoy en día, que son variados y accesibles. Y, si es posible, iniciarse de la mano de expertos, ya que contar con una buena guía desde el principio puede ser muy valioso.
Y lo más importante: aunque este campo pueda imponer al principio por su complejidad, que no tengan miedo. Que se animen a descubrirlo, explorarlo y a contribuir al futuro de la computación.
