9 juliol 2019 (Fulls dels Enginyers)
Amenaces i solucions de la nova revolució quàntica
La Comissiót Europea ha impulsat al 2018 un Quantum Tecnologies Flagship per la investigació en aquest tema a la UE dotat amb 1.000 M€. El govern xinés va llançar al 2017 un satel·lit denominat MICIUS per experimentar les comunicacions quàntiques a llarga distància. IBM ha posat al 2019 per primer cop al mercat un computador quàntic, el IBM Q System One.
Grans potencies i grans corporacions arreu del mon estan apostant fort pel desenvolupament de dispositius i aplicacions en la anomenada 2a Revolució Quàntica. Tot va començar a principis del segle XX quan es va establir les bases de la física quàntica com a solució a una serie de qüestions que la física clàssica era incapaç de donar resposta. Les primeres aplicacions construïdes a partir d’aquestes propietats van començar a aparéixer a la segona meitat del segle XX. La més rellevant ha estat el laser que permet obtenir una font de llum extremadament coherent per nombroses aplicacions.
Però ara estem a la segona revolució perquè els físics i els enginyers han estat capaços de aïllar una sola partícula: un electró, un ió o un fotó; posant de manifest propietats quàntiques que obren la possibilitat de construir nous dispositius i de generar noves aplicacions.
Per discutir aquest tema es va preparar la Jornada de Noves Aplicacions de la revolució quàntica, que es va celebrar el 14 de maig a la sala Pompeu Fabra de la nostra seu social, organitzada pel Comité de la Sociedad Digital del instituto de la Ingeniería de España amb la col·laboració de la Comissió TIC dels Enginyers Industrials de Catalunya. Van Participar Antonio Acín, Group Leader en ICFO (The Institute of Photovnic Sciences); Pol Forn, Head of Experimental Quantum Computing Lab at Barcelona Supercomputing Center (BSC); i Roman Orús, Ikerbasque Research Professor en DIPC (Donostia Internacional Physics Center) i CTO de Multivers Computing
Primer es va abordar la aplicació en criptografia quàntica basada en l’entrellaçat quàntic que permet crear dos fotons que tenen un estat superposat entre dos propietats quàntiques. Físicament comparteixen un mateix estat pel que si un es mesurat, l’altre quedarà també determinat i donarà el mateix resultat, estigui a on estigui o hagi passat el temps que sigui.
D’aquesta forma s’ha desenvolupat el sistema de QKD (Quantum Key Distribution) que permet enviar claus criptogràfiques que, si son interceptades, es pot descobrir i no enviar el missatge encriptat. Existeixen diversos sistemes comercials en criptografia punt a punt i el satèl·lit MIcius abans mencionat ha comunicat Beijing i Viena distants en 7.000 Km.
La criptografia actualment utilitzada a les transaccions financeres, a les comunicacions i al incipient blockchain, pot ser trencada amb la velocitat de càlcul que prometen els computadors quàntics. Actualment ja hi ha dispositius comercials com el IBM Q abans mencionat però, a més, Google, Microsoft, Intel i d’altres estan treballant amb prototips més potents. Tots utilitzen qbits que són com els bits informàtics però que, en lloc de representar un 0 o un1, poden contenir una superposició de aquests dos estats. Això i el fet que tots els qbits estan entrellaçats, fa que la seva lectura sigui simultània, i conseqüentment que la velocitat, per certes operacions, pugui ser molts ordres de magnitud superior als computadors clàssics.
Per altre banda cal desenvolupar uns algorismes que permetin aprofitar les característiques d’aquests computadors quàntics en nous camps d’aplicació. Un camp molt prometedor és el de la simulació de materials quàntics en els que les seves propietats son conseqüència de la interacció quàntica dels seus components o la dels sistemes financers, a on la multitud de components no poden tractar-se amb els computadors clàssics.
Com a conclusió de la sessió es va dir també que “l'aplicació més important de la segona revolució quàntica encara no la coneixem”.
Josep M. Vilà Solanes
Chairman de Entanglement Partners
Interventor del COEIC