Anna Sanpera Trigueros, doctora en Ciències Físiques per la UAB i membre de la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), és la codirectora acadèmica del nou postgrau en Enginyeria Quàntica que la UPC School posarà en marxa al mes d’octubre. Amb una àmplia experiència en recerca, ens explica en aquesta entrevista els reptes de futur i oportunitats professionals derivades de la revolució quàntica.
- Podem dir que les tecnologies quàntiques generaran un nou paradigma IT?
Sí, de fet ja l’estan generant. Les IT convencionals, tal com les coneixem, utilitzen les lleis de la física clàssica per emmagatzemar, modificar, transmetre o rebre informació. Però a nivell microscòpic són les lleis de la física quàntica les que descriuen la natura. Les tecnologies quàntiques fan ús d’aquestes lleis per tractar la informació, però també per mesurar amb molta més precisió, assegurar privacitat en les nostres comunicacions o dissenyar nous materials amb propietats exòtiques.
- Quin potencial tenen aquestes tecnologies?
La física quàntica és radicalment diferent de la clàssica, per tant, esperem alguns canvis tecnològics trencadors. Avui en dia parlem de quatre grans blocs de desenvolupament en tecnologies quàntiques. El primer és el de les comunicacions quàntiques, que a diferència de les clàssiques, poden ser incondicionalment segures. El segon bloc és el de computació quàntica: els ordinadors quàntics són, per definició, altament paral·lels, tenen una potència de càlcul superior i la possibilitat de resoldre alguns problemes complexos de manera eficient. Aquí es desenvolupen algorismes quàntics per optimitzar problemes de l’àmbit científic, biomèdic, econòmic. Un tercer bloc està dedicat a la metrologia quàntica, és a dir, al disseny de protocols òptims per mesurar paràmetres amb una precisió superior a la clàssica, per exemple intentar mesurar petites variacions del camp magnètic generat per les neurones al cervell o canvis de temperatura dins les cèl·lules per determinar concentracions d’ATP i ADT. Hi ha un quart bloc que es refereix als simuladors quàntics, que són un tipus d’ordinador específic que permet estudiar un problema concret, i gràcies als quals en el futur podríem pensar en el disseny de nous medicaments, per exemple.
- Quin és el seu estat de maduresa actualment?
Portem treballant en aquests camps des de fa una trentena d’anys i puc dir que encara estem a les beceroles tecnològiques, la qual cosa dona una visió de la dificultat del camp i alhora de l’interès que genera. Cal saber primer quines propietats quàntiques poden tenir un ús tecnològic, i cal després traduir aquestes propietats en tecnologia. Avui en dia s’experimenta en moltes plataformes diferents: circuits superconductors, àtoms ultra freds, ions atrapats, materials topològics, fotònica. Cada plataforma té els seus avantatges i inconvenients. Mantenir les propietats quàntiques dels sistemes de manera que es puguin manipular per fer càlculs o per codificar i transmetre informació requereix un control experimental impressionant.
- En quins àmbits tindrà aplicació la computació quàntica?
No crec que m’equivoqui massa si dic que més o menys en tots. En l’àmbit científic, biomèdic, social, tractament de dades, comunicació interplanetària, climatologia, economia…. No reemplaçarem els nostres ordinadors portàtils per ordinadors quàntics, no ens cal, ara bé qualsevol problema no trivial que involucri optimització és possible que en uns anys es resolgui aplicant tècniques d’aprenentatge automàtic en ordinadors quàntics (quantum machine learning).
- Per al desplegament efectiu a l’entorn empresarial d’aquestes tecnologies caldran professionals preparats. Quines competències ha de tenir aquest nou perfil d’enginyer quàntic?
Els enginyers quàntics són precisament qui han de fer el transvasament dels efectes quàntics bàsics que els científics estudiem a la tecnologia. Per tant, una enginyera quàntica necessitarà coneixements de física quàntica i matemàtiques, a més a més de les competències pròpies de la seva branca d’enginyeria: IT, computació, fotònica, electrònica, química, desenvolupador d’algoritmes, etc.
- A finals d’octubre posareu en marxa la primera edició del postgrau en Enginyeria Quàntica de la UPC School. Quin és l’objectiu d’aquesta formació pionera impulsada per la UPC?
L’objectiu del postgrau és donar una primera introducció formal a les tecnologies quàntiques. Hi ha molts enginyers que comencen a sentir parlar del futur de les tecnologies quàntiques i que en voldrien saber més. Per això creiem necessari oferir un curs de postgrau on s’introdueixin els fonaments de física quàntica, els problemes a resoldre i l’estat actual de les tecnologies quàntiques, així com les oportunitats empresarials que aquestes tecnologies poden comportar. El curs comptarà també amb la participació destacada d’IBM que introduirà alguns algoritmes quàntics nous i l’oportunitat de fer servir els seus ordinadors quàntics durant el curs.
- A qui s’adreça el postgrau?
Enginyers de l’àmbit de les IT, físics, matemàtics, químics, informàtics.