Armando Pérez es físico teórico y catedrático del Departamento de Física Teórica de la Universitat de València. También es miembro del IFIC (Instituto de Física Corpuscular), que es un instituto mixto entre la misma universidad y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
Desde que terminó su doctorado en 1987, Armando ha dedicado su carrera a una amplia gama de temas. Su tesis se centró en el estudio de plasmas nucleares densos a altas temperaturas, similares a los que se encuentran en supernovas y estrellas de neutrones. Con el tiempo, su interés se desplazó hacia los procesos de partículas que intervienen en este tipo de estrellas, específicamente dentro del campo conocido como «astropartículas».
En 2004, comenzó a explorar la información cuántica, enfocándose principalmente en los llamados “recorridos cuánticos” (quantum walks). También ha incursionado en el estudio de los sistemas cuánticos abiertos, un campo en el que ha desarrollado conocimientos que han resultado útiles en su enfoque hacia la computación cuántica.
A lo largo de su trayectoria, los intereses de Armando se han ido ampliando. En la siguiente entrevista nos cuenta que recientemente se ha iniciado en temas como sistemas cuánticos de muchos cuerpos y aprendizaje cuántico de máquina.
En la actualidad, Armando Pérez trabaja en estrecha colaboración con estudiantes de doctorado, postdoctorales e investigadores distinguidos. Junto con ellos, y otros centros nacionales e internacionales, están llevando a cabo diversos proyectos de investigación que forman parte integral de Quantum Spain.
¿Cuál es/será el aporte de la Universitat de València al proyecto Quantum Spain?
Las tecnologías cuánticas han ido atrayendo a un número creciente de investigadores en todo el mundo, y nuestra Universidad no es una excepción. A la iniciativa se han ido sumando otros grupos de la propia universidad (en concreto de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería) y del IFIC. En conjunto, se trata de una aportación importante en campos como el aprendizaje cuántico de máquina, metrología cuántica, simulaciones de sistemas cuánticos o algoritmos cuánticos.
Somos un grupo cada vez más numeroso, y hemos logrado realizar una cantidad importante de contribuciones en estos campos, mediante publicaciones en revistas científicas y participación en congresos internacionales. En definitiva, se trata de una importante aportación.
Una sus tareas es el “estudio y caracterización del ruido en ordenadores cuánticos usando técnicas de Inteligencia Artificial”. ¿Podrías explicarnos en qué consiste esto?
El ruido es un efecto que se produce en cualquier sistema cuántico por el hecho inevitable de que interacciona con su entorno. Los algoritmos que han sido diseñados para los ordenadores cuánticos, y que les proporcionan su ventaja respecto de los ordenadores clásicos, funcionan de manera óptima cuando este ruido no existe, o cuando es muy bajo: el ruido degrada el funcionamiento de los ordenadores cuánticos.
Dicho ruido produce una especie de interferencia que querríamos eliminar o, al menos, minimizar. Para ello, el primer paso es conocer las causas que originan esta interferencia, y que pueden ser muy variadas. Según su origen, el efecto que producirán será distinto. A esto es a lo que nos referimos por caracterización del ruido, y puede hacerse mediante distintas técnicas. Una vez identificado el origen, es posible construir un modelo físico lo más sencillo posible que reproduzca el efecto observado. Con la ayuda de estos modelos, podemos realizar simulaciones en ordenadores clásicos y estudiar técnicas de pulsos que compensen las interferencias indeseadas de manera que, al aplicarlas sobre ordenadores cuánticos, mejorarían su rendimiento.
¿Cuál consideras que es el elemento diferenciador de Quantum Spain en comparación a otros proyectos de computación cuántica?
En efecto, existen otros proyectos nacionales e internacionales sobre este tema. Sin embargo, en mi opinión, Quantum Spain aporta una serie de aspectos básicos que pueden ayudar en gran medida a potenciar la investigación. Además de ayudas directas, se facilitará el acceso a un ordenador cuántico a la comunidad científica, así como a emuladores cuánticos. Estos últimos son ordenadores clásicos, pero con librerías que permiten ejecutar programas de la misma forma que se lanzarían en un ordenador cuántico (aunque sin la velocidad que aportan estos). Son muy útiles para aprender a diseñar y poner a punto algoritmos cuánticos, que pueden ser eventualmente trasladados a los ordenadores cuánticos, a medida que vamos disponiendo de ellos. Quantum Spain contempla el soporte a usuarios para ayudarles en esta tarea.
También es fundamental hacer partícipe a la población mediante la difusión de la actividad científica entorno a las tecnologías cuánticas, ya que tienen un gran impacto a nivel social y económico. Este objetivo también forma parte del proyecto. En definitiva, Quantum Spain proporciona un ecosistema único que integra todos estos aspectos.
¿Cuál crees que será el impacto más significativo de la computación cuántica en el futuro y cuál de sus posibles aplicaciones te resulta más interesante?
El desarrollo y uso extensivo de los ordenadores ha sido un hito en nuestro desarrollo industrial y científico. No concebiríamos una empresa o un instituto de investigación sin ellos. De hecho, se extienden a todos los ámbitos imaginables: la educación, el hogar, la administración, etc.
Sin embargo, existen muchos problemas de interés que revisten una gran complejidad y requieren enormes recursos, refiriéndome con ello a supercomputadores trabajando durante muchos días. Estos desafíos se dan en la resolución de problemas de aerodinámica e hidrodinámica, que aparecen en la industria aeroespacial, o en astrofísica. Tenemos también la predicción meteorológica y la simulación de modelos climáticos, esta última de enorme actualidad ante el calentamiento global. Y el cálculo asociado con moléculas complejas en química, que permite el desarrollo de nuevos fármacos, por citar algunos ejemplos.
La previsión es que estos cálculos puedan en el futuro realizarse de forma mucho más eficiente con ordenadores cuánticos. De hecho, ya empezamos a tener los algoritmos adecuados para ello, y es de prever que estos seguirán evolucionando a la vez que los propios ordenadores cuánticos. Necesitamos para ello aumentar el número de sus unidades de información (los qubits) y reducir el ruido que mencionaba antes. No cabe duda que el impacto en la industria y en la ciencia serán gigantescos.
¿Qué consejo daría a alguien interesado en ingresar al campo de la computación cuántica como investigador?
En primer lugar, es necesaria una buena formación. A partir de los estudios de grado puede accederse a alguno de los másteres especializados en tecnologías cuánticas, donde se imparten los conocimientos necesarios sobre información y computación cuántica, así como asignaturas de carácter experimental. Hace años, era necesario cursar un máster de estas características en el extranjero, pero ahora existen varias alternativas en España.
Y, como no, hace falta ilusión y esfuerzo en este terreno lleno de gente joven con muchas ganas de aprender y de trabajar. También existe un número creciente de oportunidades de trabajo, en la investigación y en la industria.
Nadie sabe lo que el futuro nos deparará, pero estamos llenos de esperanza y fascinados por los avances en este campo.
