Entre todas las tecnologías de vanguardia, la computación cuántica es de las más novedosas y también desconocidas por el gran público. Hablamos de un concepto que comienza a plantearse en los años 80 por parte de científicos como Richard Feynman y que actualmente se postula como una de las palancas más importantes para ayudar a la humanidad a dar un nuevo salto en su evolución tecnológica.
Básicamente se trata de aumentar significativamente la capacidad de cómputo de los ordenadores actuales e introducir nuevas formas de computación que nos permitan resolver problemas que con las tecnologías actuales resultan irresolubles. Para ello recurrimos a las cualidades de la mecánica cuántica que nos permite trabajar con Qbits en lugar de Bits, lo cual aumenta las posibilidades de cálculo de los ordenadores, y en base a ello al desarrollo de nuevos algoritmos informáticos que ofrecen una gran utilidad para potenciar otras tecnologías como la Inteligencia Artificial.
Lo que ocurre es que hasta hace muy pocos años no habíamos visto aplicaciones reales de esta tecnología, considerando que muy pocas empresas tenían la capacidad de trabajar sobre ello, más allá de la investigación que se estaba realizando a nivel de laboratorio por parte de diferentes centros de investigación de universidades y también empresas como IBM. Así que fue en 2011 cuando se inició la carrera comercial en este sector con la venta de la primera computadora cuántica por parte de D-Wave a Lockheed Martin.
10 años después comenzamos a ver que otras empresas de este sector han alcanzado un nivel de madurez suficiente como para comenzar a ofrecer sus primeros productos comerciales, a lo cual han llegado en muchos casos gracias a importantes inversiones de capital riesgo que apoyan este nuevo negocio, que tan importante puede llegar a ser si se cumplen las expectativas que se han planteado.
Así vemos como según la firma de investigación financiera PitchBook, las empresas en el negocio del hardware y software de computación cuántica han recaudado casi 1.020 millones de dólares por parte del capital riesgo durante el año 2021 lo cual es mucho más que los 684 millones generados en 2020 y los 188 millones en 2019. Y entre todas las operaciones de inversión destaca la realizada por BlackRock que invirtió en julio de 2021 450 millones de dólares en PsiQuantum a una valoración de 3.150 millones de dólares.
Lo que está resultando diferente en esta ocasión al respecto de cómo suelen financiarse las nuevas empresas tecnológicas es que en una fase muy incipiente de su desarrollo, sin haber logrado convertirse en empresas rentables, comienzan a cotizar en bolsa, gracias a una nueva forma de salir al mercado llamada SPAC. Lo cual es bastante similar a lo que está ocurriendo con el sector NewSpace.
Veamos los dos casos actuales de empresas de computación cuántica que salen a bolsa.
IonQ, la primera empresa cuántica que cotiza en bolsa
IonQ comenzó a cotizar en el NYSE con el símbolo IONQ el 1 de octubre de 2021 a través de una fusión con la SPAC dMY Technology Group, Inc. III, antes NYSE: DMYI. La empresa es pionera en este sector con el desarrollo de una computadora cuántica de iones atrapados y es la única compañía con sus sistemas cuánticos disponibles a través de la nube en Amazon Braket, Microsoft Azure y Google Cloud. Gracias a esto ha alcanzado una facturación de 636 millones de dólares, lo cual le está permitiendo acelerar la comercialización de sus computadoras cuánticas líderes a nivel industrial. Christopher Monroe y Jungsang Kim fundaron de la empresa, tras 25 años de investigación de esta tecnología, en las universidades de Maryland y Duke.
Ahora vemos cómo funciona el ordenador cuántico de IonQ:
- Utiliza un sistema cuántico, como es el espín de un electrón, para hacer un tipo muy específico de matemáticas que aprovechan el comportamiento singularmente complejo de los sistemas cuánticos, como el entrelazamiento y la superposición, para realizar cálculos que son diferentes de los que pueden realizar las computadoras ordinarias basadas en la física clásica.
- Para la creación de los qbits se utiliza un sistema cuántico natural basado en átomos individuales que funcionan como unidades de procesamiento cuántico. Para ello en primer lugar son atrapados en el espacio 3D y luego se usan láseres para la preparación inicial hasta la lectura final. Para conseguirlo se utiliza ingeniería óptica, mecánica de precisión y un control de firmware detallado sobre una variedad de componentes.
- Los qbits de IonQ son átomos de iterbio ionizado, un metal plateado que forma parte de las tierras raras. Cada átomo de iterbio es perfectamente idéntico a todos los demás átomos de iterbio del universo. Además, una vez preparados en un estado cuántico estable particular, pueden permanecer en ese estado durante períodos de tiempo muy largos. Son tan consistentes que se utilizan en uno de los relojes atómicos más precisos jamás construidos.
- Una vez que se ha convertido el átomo en un ion, se utiliza un chip llamado trampa de iones lineal para mantenerlo en el espacio 3D. Esta pequeña trampa cuenta con alrededor de 100 pequeños electrodos diseñados, litografiados y controlados con precisión para producir fuerzas electromagnéticas que mantienen los iones en su lugar, aislados del entorno para minimizar el ruido ambiental y la decoherencia.
- A través de una estructura de cadena lineal se puede crear desde un sistema de un qubit hasta un sistema de más de 100 qubits sin tener que fabricar un nuevo chip o cambiar el hardware subyacente. Así han sido capaces de ejecutar puertas lógicas de un solo qubit en una cadena de 79 iones y algoritmos complejos en cadenas de hasta 11 iones.
- Antes de poder usar los iones para realizar cálculos cuánticos, es necesario prepararlos a través de un proceso de enfriamiento, que reduce el ruido computacional y hace que los iones sean mejores qubits, seguido de la preparación del estado, que inicializa cada ion en un estado «cero» bien definido, listo para realizar algoritmos.
- La computación con átomos se realiza utilizando una serie de operaciones llamadas puertas lógicas que permiten manipular el estado de los qubits, primero codificando y luego operando con la información que queremos calcular. Para realizar estas puertas lógicas se utilizan una serie de rayos láser individuales, cada uno de los cuales se refleja en un ion individual, más un rayo que actúa de manera global. La interferencia entre los dos haces de láser produce una nota de ritmo que tiene exactamente la energía necesaria para impulsar a los qubits a un estado diferente.
- Una vez que se ha realizado este proceso se procede a la lectura de la respuesta de los iones haciendo brillar un láser resonante sobre todos ellos al mismo tiempo. Este proceso colapsa cualquier información cuántica compleja que hayamos creado y fuerza a cada Qubit a uno de dos estados. Recoger y medir esta luz permite leer simultáneamente el estado colapsado de cada ion, de forma que uno de los estados se ilumina en respuesta a la luz láser y el otro no. Este fenómeno podemos interpretarlo como una cadena binaria, donde cada átomo brillante es un 1 y cada átomo oscuro es un 0.
- Para mantener con éxito la información cuántica generada, los qubits no pueden interactuar con nada. Para ello se coloca la trampa de iones dentro de una cámara de vacío en la que hay alrededor de cien billones de veces menos moléculas por pulgada cúbica que en el aire libre.
- Una vez que se han colocado todos estos elementos la cámara de vacío, todo el conjunto entra en un recipiente aún más grande con una variedad de sistemas de control eléctricos, mecánicos y ópticos. Esto a su vez se conecta a una computadora clásica que ejecuta un software de control personalizado, y tras realizar la calibración necesaria se obtiene una computadora cuántica en pleno funcionamiento, lista para ejecutar puertas lógicas y otro tipo de algoritmos cuánticos.
Rigetti también prepara su salida a bolsa
Siguiendo los pasos de IonQ nos encontramos con la empresa Riggeti que quiere fusionarse con la SPAC Supernova II en una operación valorada en 1.500 millones de dólares, teniendo como futuro símbolo RGTI.
Rigetti Computing se dedica al desarrollo de sistemas integrados para la construcción de computadoras cuánticas y los procesadores cuánticos superconductores que las alimentan. A través de su plataforma Quantum Cloud Services (QCS), sus máquinas se pueden integrar en cualquier nube pública, privada o híbrida.
En junio de 2021 Rigetti presentó sus chips superconductores escalables con una arquitectura de múltiples chips patentada que constituye un componente básico para las nuevas generaciones de procesadores cuánticos. La empresa espera escalar sus computadoras cuánticas de 80 qubits en 2021, a 1.000 qubits en 2024 y a 4.000 qubits en 2026.
Algunos de los clientes con los que cuenta la empresa son Amazon Web Services, Astex Pharmaceuticals, DARPA, NASA, Standard Chartered Bank y el Departamento de Energía de EE. UU. Además entre sus inversores destacan Rowe Price Associates, Inc, Bessemer Venture Partners, Franklin Templeton, In-Q-Tel, Keysight Technologies, Palantir Technologies y Ampere Computing.
Qué son las SPAC
Como acabamos de ver estas dos empresas de computación cuántica pioneras en salir a bolsa lo van a hacer a través de una SPAC, que significa compañías con propósito especial de adquisición, lo cual está facilitando a muchas compañías innovadoras salir a bolsa sin tener que pasar por los trámites convencionales, aunque teniendo que realizar otros sacrificios al respecto. La idea es que una especie de fondos de inversión que pueden salir a cotizar en bolsa de manera rápida, buscan empresas con alto potencial de crecimiento en las que invierten, en una especie de fusión, de forma que la SPAC desaparece y es la empresa invertida la que se queda cotizando en bolsa.
Para saber más al respecto de los pros y contras de invertir en empresas innovadoras a través del modelo de las SPAC es recomendable leer el artículo SPACS: ¿Añaden valor? ¿Para quién? escrito por Ramón Blanco.
¿Y en España?
Multiverse Computing, la startup española líder en computación cuántica para el sector financiero, acaba de anunciar la realización de una ronda de financiación de 10 millones de euros, liderada por JME Ventures y en la que también han participado los fondos Quantonation, EASO Ventures, Inveready, CLAVE Capital (Mondragón Fondo de Promoción), Ikerlan, LKS, Penja Strategy, Seed Gipuzkoa y Ezten Fondo de Capital Riesgo.
Gracias a esta ronda de financiación la compañía podrá adentrarse en nuevos mercados como la energía, movilidad y fabricación inteligente, donde ya trabaja con clientes de referencia. También le permitirá seguir impulsando su expansión global, que actualmente incluye una filial en pleno funcionamiento en Toronto y dos aperturas recientes en París y Múnich.
Multiverse Computing es la creadora y desarrolladora de la plataforma Singularity® enfocado en la industria financiera y que permite a los profesionales del sector utilizar algoritmos cuánticos desde una simple hoja de cálculo para abordar problemas muy complejos, como la optimización de carteras y la detección de fraudes, sin requerir ningún conocimiento previo en relación al uso computadoras cuánticas. Un proceso que aporta una fuerte ventaja competitiva.
Para finales de este año la empresa espera tener al menos 24 patentes internacionales de algoritmos cuánticos y que su cartera de patentes crezca a más de 150 en los próximos años. Para ello colabora con socios tecnológicos reconocidos en computación cuántica como IBM, Microsoft, Xanadu, D-Wave, IonQ, Rigetti, Pasqal, Alpine, Quantum Technologies, Strangeworks, Orca, Amazon AWS, Fujitsu, entre otros. También, trabajan con grandes instituciones financieras internacionales que exploran el potencial de la computación cuántica.
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Etiquetas: computación cuántica, D-Wave, IBM, IonQ, Multiverse, quantum computing, rigetti
