Gabriel Escrig, estudiante de doctorado en la Universidad Complutense de Madrid, ha sido recientemente reconocido por TalentQ con el prestigioso premio al mejor trabajo de fin de máster. Su investigación innovadora, centrada en las técnicas de Quantum Walks aplicadas al análisis de ondas gravitacionales, destacó entre las propuestas presentadas para el concurso del programa de Quantum Spain. El jurado elogió tanto el rigor y la originalidad de su trabajo como el impacto de la publicación asociada, que subraya el enorme potencial de la computación cuántica para resolver problemas científicos de gran relevancia.
A continuación, te presentamos una entrevista en la que Gabriel Escrig profundiza sobre su trabajo, sus planes a futuro y analiza el panorama de la computación cuántica a nivel nacional.
1. ¿Podrías explicarnos, en términos generales, de qué trató tu Trabajo de Fin de Máster (TFM)?
El estudio de las ondas gravitacionales plantea un reto computacional complejo, especialmente en la estimación de parámetros de las fuentes astrofísicas que las generan. Debido a la sensibilidad de los detectores actuales, solo podemos detectar señales de eventos extremadamente masivos, como la fusión de binarias de agujeros negros o estrellas de neutrones, aunque se espera que en los próximos años se detecten más eventos.
El desafío en la estimación de parámetros consiste en inferir propiedades como masas, espines y distancias, que suman un total de aproximadamente 20 parámetros. Este proceso se basa en la inferencia bayesiana, lo que genera un gran cuello de botella computacional debido al extenso espacio de estados y al elevado coste de calcular la función objetivo. En este TFM se introduce por primera vez una cuantización de las técnicas clásicas utilizadas para desarrollar un algoritmo de Metrópolis cuántico, que muestra una ventaja polinómica en el escalado y representa un avance prometedor hacia la optimización de estos procesos.
2. ¿Qué te motivó a elegir este tema en concreto para tu trabajo de fin de máster?
Tuve la oportunidad de formarme en el campo de la astronomía de ondas gravitacionales gracias a una beca de investigación en el Departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Valencia. Este campo también fue la base de mi Trabajo de Fin de Grado en Física. Desde mis primeras investigaciones, percibí un gran interés en acelerar los algoritmos actuales para la estimación de parámetros. Inicialmente, abordamos este desafío desde la perspectiva del Machine Learning, desarrollando una red neuronal convolucional capaz de realizar el proceso de detección e inferir una cantidad reducida de parámetros. Sin embargo, al continuar mis estudios en el máster de Física Teórica, decidí explorar una rama más teórica, lo que me llevó a investigar cómo la computación cuántica podría ofrecer nuevas soluciones a este desafío.
3. ¿Cuál consideras que es la principal contribución de tu trabajo al campo de la computación cuántica?
Aunque el campo de la computación cuántica ha avanzado significativamente en los últimos años, sus aplicaciones en astrofísica han sido limitadas. Creo que ha sido muy interesante poder demostrar una ventaja en la práctica de los algoritmos cuánticos frente al estado del arte de los algoritmos clásicos y haber podido sentar un pequeño primer paso que podría abrir la puerta a futuras investigaciones en la astronomía de ondas gravitacionales.
4. ¿Cuáles fueron los mayores desafíos que enfrentaste durante la realización de tu proyecto y cómo los superaste?
Existe una gran diferencia entre los algoritmos cuánticos en el abstracto de un artículo y su aplicación práctica. A menudo, los algoritmos que en teoría prometen ventajas significativas, en la práctica, requieren una enorme cantidad de puertas cuánticas. Mantener la ventaja teórica mientras se lidiaba con estas puertas fue uno de los mayores retos. Sin embargo, con dedicación y un enfoque cuidadoso, fue posible optimizar los procesos mediante subrutinas que mejoraron la eficiencia.
5. ¿Planeas continuar investigando en este campo? ¿Tienes alguna idea de hacia dónde te gustaría dirigir tus próximos proyectos?
Sin duda, la intersección entre la astrofísica y la computación cuántica es un campo muy prometedor con un vasto potencial por explorar. A partir de los resultados obtenidos en el TFM, he centrado gran parte de mis esfuerzos del doctorado en continuar esta investigación, desarrollando un marco computacional híbrido capaz de realizar todo el proceso de la estimación de parámetros, lo que ha dado lugar a dos publicaciones científicas. A pesar de lo mucho que se ha avanzado, el campo sigue siendo inmenso, y me gustaría seguir abordando el desafío de las ondas gravitacionales desde diferentes perspectivas dentro de la computación cuántica.
6. ¿Consideras que este tipo de concursos son importantes para impulsar la investigación en computación cuántica entre los estudiantes? ¿Por qué?
Cualquier iniciativa que apoye la investigación entre los jóvenes es más que bienvenida, especialmente considerando que son el escalafón más vulnerable en términos de estabilidad laboral en el campo de la investigación, debido al escaso número de contratos de investigación y la precariedad de algunos de ellos. Estos concursos no solo ofrecen una plataforma para dar visibilidad a sus trabajos, sino que también proporcionan un incentivo crucial para continuar avanzando en sus carreras.
7. ¿Qué consejo le darías a otros estudiantes interesados en iniciar una carrera en computación cuántica?
El campo de la computación cuántica está en constante efervescencia, ofreciendo una amplia gama de oportunidades. Es un área multidisciplinar que abarca una gran diversidad de posibilidades, por lo que, independientemente de si provienes de una rama técnica o teórica, hay un lugar para ti. Además, es un campo relativamente joven, con mucho por descubrir, lo que garantiza un entorno dinámico y estimulante.
8. ¿Cómo ves el panorama de la computación cuántica en España? ¿Qué crees que se podría hacer para fomentar la investigación en este campo?
España cuenta con excelentes científicos y profesionales en el ámbito de la computación cuántica, tanto en el mundo académico como en empresas internacionales. El campo aún está en una fase de consolidación y, a medida que se obtengan más resultados, se incrementará su impacto, lo que permitirá aumentar el número de cátedras y empresas en el sector. Dado el acelerado desarrollo tecnológico en este campo, parece crucial fomentar colaboraciones entre universidades, centros de investigación y empresas. Iniciativas que refuercen la conexión entre la academia y la industria podrían facilitar la transición de las investigaciones teóricas a aplicaciones prácticas, impulsando así el avance de la computación cuántica en España.
