Anar al contingut

Barcelona se suma a la carrera per la computació quàntica

El Barcelona Supercomputing Center desenvoluparà un xip quàntic basat en tecnologia pròpia

El consorci del superordinador MareNostrum intentarà competir amb Google, IBM i la Xina

Carmen Jané

zentauroepp39100389 gra120 barcelona 29 06 2017 el director del barcelona su170705175454

Andreu Dalmau

Barcelona espera tenir el seu primer ordinador quàntic, o si més no el processador que l’ha de controlar, d’aquí un o dos anys, la qual cosa situaria la ciutat a la carrera per arribar a la nova frontera de la informàtica: crear una màquina capaç de realitzar càlculs que ara són impossibles. El Barcelona Supercomputing Center (BSC) o Centre Nacional de Supercomputació, que acull el superordinador MareNostrum, serà el centre encarregat de desenvolupar aquesta investigació.

«El BSC està molt interessat en el futur, de manera que en un parell d’anys tindrem un ordinador quàntic», afirma Mateo Valero, director del centre, que acaba d’estrenar la nova joia de la corona, el superordinador MareNostrum 4, capaç de realitzar càlculs d’uns 11.100 bilions d’operacions per segon, la qual cosa el converteix en el número 13 de l’últim Top 500 –la classificació mundial de superordinadors– i en el segon a Europa.

Tanta potència de càlcul fins ara s’aconsegueix acumulant xips, optimitzant-los i fent que treballin conjuntament. És el principi dels superordinadors, que ocupen grans espais i realitzen milions d’operacions per segon per a qüestions com la intel·ligència artificial, la recerca de molècules, el càlcul de prospeccions petrolíferes o la predicció del clima.

Per a la informàtica quàntica, el càlcul del processador substitueix la tradicional unitat binària de 0 i 1 de la informàtica tradicional (el bit) per principis de la mecànica quàntica i crea una unitat en la qual 0 i 1 es puguin superposar (el bit quàntic). Per tant, està cridat a fer càlculs més ràpids que no poden obtenir-se, de moment, amb un superordinador. Tot i que en això hi ha encara una mica de ciència-ficció. «Els superordinadors fa 40 anys que resolen grans problemes però els ordinadors quàntics encara no han demostrat res, malgrat que és una línia de futur», assenyala Valero.

TECNOLOGIA PRÒPIA / El BSC, en el qual treballen uns 500 investigadors, ha reunit per a aquesta nova línia un equip capaç de desenvolupar tecnologia pròpia i competir amb els que preparen IBM, Google o la startup californiana Rigetti, ara mateix les empreses punteres del sector. O amb els fabricants xinesos, que han aconseguit importants avanços en l’àrea quàntica.

La nova línia d’investigació la dirigirà el catedràtic de Física Quàntica de la Universitat de Barcelona José Ignacio Latorre, que està conformant un grup d’investigadors en el qual participa també Pol Forn-Díaz, un físic format amb un dels pares del bit quàntic (la unitat que es fa servir en càlcul quàntic), Hans Mooji, i personal de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), que dirigeix Lluís Torner, el grup de tecnologia quàntica del qual ha desenvolupat un generador de números aleatoris quàntics que permeten l’encriptació avançada de documents.

«Treballarem en un xip a escala atòmica en el qual es canvien les lleis que controlen la informació i amb el qual esperem aconseguir càlculs de com a mínim un bit quàntic en un any o dos», ha explicat Latorre a aquest diari.

El repte en un o dos anys de la investigació mundial sobre processadors quàntics és aconseguir la «supremacia quàntica», el càlcul d’una quantitat que sigui impossible de reproduir en la informàtica clàssica, inclosos els actuals superordinadors, i que actualment es xifra en 49 bits quàntics. «Encara no s’ha aconseguit però per l’estat actual de la investigació s’hi podria arribar abans d’un any», assenyala.

BAIXES TEMPERATURES / Perquè un ordinador quàntic funcioni es treballa amb xips de la mida «de pocs àtoms, és a dir, a escales molt, molt petites però a temperatures de 10 milikelvins (-273 graus centígrads)» i això requereix potentíssims equips de refrigeració, control i bombament, semblants als dels superordinadors. O sigui, que encara que el xip sigui microscòpic, la mida de la resta de l’equip no ho és, recorda Latorre.

Per a això, encara que de moment treballaran a les actuals instal·lacions del BSC al campus de la UPC, és previst que es pugui aprofitar aviat al nou edifici corporatiu del centre, que ja està finalitzat tot i que en fase de condicionament, «que és complex», afirma.

Aquest futur ordinador quàntic capaç de portar a terme càlculs fins ara impossibles, no obstant, tindrà un propòsit universal i no estarà dedicat a un sol objectiu. «S’han de construir ordinadors que serveixin per a tot, no que només es dediquin a una cosa, perquè llavors sí que és fàcil que facin alguna cosa bé», assegura Valero.

Del superordinador a la computació quàntica

 

Els ordinadors es van crear per fer càlculs més ràpids que la ment humana. Càlculs per xifrar i desxifrar, com les famoses màquines Enigma utilitzada a la segona guerra mundial i la seva contrarèplica per Alan Turing. La carrera per fer aquests càlculs més ràpids no ha parat mai i on la física clàssica voreja els seus límits, s’intenta amb la física quàntica, a escala atòmica, amb l’aplicació a la informàtica de les teories de Max Planck, Albert Einstein i Niels Bohr.

 

Intel·ligència artificial i aprenentatge mecànic

 

Aquestes teories i altres sobre l’aprenentatge de les màquines i la intel·ligència artificial «es coneixen des de fa molts anys però necessitaven superordinadors com els que hi ha ara per brillar. Ara ja podem identificar imatges i fer traduccions pràcticament a l’instant», recorda Mateo Valero. Diversos superordinadors, entrenats per fer una sola cosa, han superat els humans.
Ara es busca que serveixin per fer-fo tot.

 

Simulacions per imitar la futura màquina

 

El repte és simular el funcionament del cervell humà en una màquina, segons la teoria de les xarxes neuronals, en la qual es basa la intel·ligència artificial. IBM és una de les diverses empreses que estan intentant replicar aquest funcionament amb un model comercial del que serien els càlculs d’un ordinador quàntic que puguin aprofitar les empreses que fins ara recorren als superordinadors, com va anunciar el mes de març passat.

 

Tecnologia per a l'encriptació

 

El que sí que existeix des de fa uns anys és l’aplicació dels principis quàntics a l’encriptació de dades, com la que ha desenvolupat l’Institut de Ciències Fotòniques. Una mostra d’aquesta tecnologia es podrà veure en unes jornades que organitza avui la Secretaria de Telecomunicacions, Ciberseguretat i Societat Digital de la Generalitat, amb una videoconferència entre la vicepresidenta del Govern, Neus Munté, i el secretari general de la Presidència, Joaquim Nin.

 

Temes: Google Xina

0 Comentaris